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

Эта эмпирическая зависимость может быть использована для сравнительной оценки влияния химического состава топлива на нагарообразование.

В США и Англии оценку нагарообразующей способности топ­ лив характеризуют показателем — точка дымления, который, по существу, является высотой некоптящего пламени.

Нагарообразующую способность можно оценивать по интенсив­ ности излучения пламени. Для этого определяют люминометрическое число на приборе, оборудованном приспособлениями для из­ мерения яркости пламени и температуры в нем. Чем выше темпе­ ратура при одинаковой яркости, тем лучше считается топливо, вы­ ше его люминометрическое число. Сущность определения люминометрического числа сводится к сжиганию в лампе по 20 мл испы­ туемого и эталонных топлив и определению разности температур при одинаковой интенсивности излучения пламени. В качестве эта­ лонных топлив используется тетралин и изооктан, люминометрические числа которых приняты равными соответственно 0 и 100.

Люминометрическое число испытуемого топлива вычисляется по формуле

где £г, tw tm — температуры соответственно для испытуемого топ­ лива, изооктана и тетралина, взятых при постоян­ ной интенсивности излучения пламени, соответст­ вующего излучению пламени тетралина в начале дымления.

Наиболее высокие люминометрические числа у нормальных ал­ канов, затем в убывающем порядке идут изоалканы, цикланы и ароматические углеводороды. Внутри каждого гомологического ряда люминометрическое число убывает с увеличением числа ато­ мов углерода в молекуле.

Люминометрические числа топлив ТСН и Т-7 колеблются в пре­ делах 70—77, а топлива Т-1 — 50—60.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Теплота сгорания. Влияние теплоты сгорания на тягу и эко­ номичность работы ВРД дают уравнения на стр 209.

Дальность полета самолета L с ВРД рассчитывается по фор­ муле

222

где К — аэродинамическое качество самолета; Ga — начальный вес самолета перед взлетом; Gr— вес топлива.

Из формулы следует, что чем выше теплота сгорания, тем боль­ ше дальность полета при заданном запасе топлива на борту.

Применение топлив с высокой теплотой сгорания позволяет уменьшить потребный запас, улучшив тем самым летно-техниче­ ские характеристики самолетов.

Изменение массовой и объемной теплоты сгорания в зависи­ мости от фракционного и группового углеводородного состава по­ казано в таблицах 27 и 28.

22а

Если лимитирующим фактором является объем баков, то лучire использовать топливо с высокой объемной теплотой сгорания. Если же ограничивающим фактором является масса, а объем ба­ ков велик, то дальность полета будет больше на топливе с более высокой массовой теплотой сгорания. Так, если условно принять

тивного топлива может быть повышена добавлением растворимых в нем соединений с высокой теплотой сгорания, а также введением металлов в тонкодисперсной фазе.

Высокую теплоту сгорания имеют некоторые соединения бора с

зующаяся при сгорании, имеет плохие термодинамические качест­ ва, испарение окиси бора требует больших затрат тепла.

Теплота сгорания ряда элементов в кислороде приведена в таб­ лице 29.

Энергетические показатели существующих топлив путем под­ бора углеводородного состава могут быть улучшены на 5—7%. Наиболее перспективными являются топлива алкано-цикланового основания, выкипающие в интервале температур 200—350° С. Для повышения термоокислительной стабильности и полноты сго­ рания, снижения нагарообразования из топлив должны удаляться ароматические углеводороды.

На основе синтезированных углеводородов также можно полу­ чить реактивные топлива с хорошими эксплуатационными свойст­ вами и высокой теплотой сгорания. Наибольший интерес представ­

224

ляют циклановые углеводороды, особенно полициклические, напри­ мер 1, 3, 5-трициклопентилциклогексан. Эти углеводороды помимо высокой плотности обладают хорошими низкотемпературными свойствами и термической стабильностью.

Энергетические показатели этих топлив на 13—15% выше, чем у керосина. Недостатком топлив на основе циклановых угле­ водородов является их высокая стоимость; производство их дорого, а применение не вышло за рамки лабораторных испытаний.

ратуру горения смеси. Однако основная трудность в использова­ нии металлизированных топлив является стабилизация суспензий порошкообразных металлов в углеводородной среде. В настоящее время в качестве компонентов металло-топливных суспензий ис­ следованы бериллий, алюминий, магний, бор, литий и др. Их при­ менение дает возможность увеличить тягу двигателя и скорость полета самолета. Другое преимущество этих топлив заключается в высокой объемной теплоте сгорания, превышающей в 1,5 раза объемную теплоту сгорания керосина. Это позволяет увеличить дальность полета самолета.

КОРРОЗИОННОСТЬ

Содержание сернистых соединений. Среди реактивных топлив наибольшей коррозионностью обладают те, которые получают из сернистых нефтей. Присутствие сероводорода в топливе недопу­ стимо: он полностью удаляется при получении топлив. Удаление же элементарной серы и меркаптанов представляет значительные трудности, поэтому в небольших количествах они остаются в реак­ тивных топливах. Большой коррозионной агрессивностью облада-

ют меркаптаны, причем низкокипящие меркаптаны (60—130° С) имеют большую коррозионную агрессивность в сравнении с теми,, которые выкипают в интервале температур 150—250° С. С повыше­ нием температуры топлива меркаптаны оказывают более активное коррозионное действие на металлы.

Нейтральные сернистые соединения: сульфиды, дисульфиды, тиофаны, тиофены — при температурах до 100—120° С не вызывают коррозии топливной аппаратуры. Но при температурах 150—250° С их коррозионность увеличивается. Причиной повышенной коррози­ онности при этих температурах является распад некоторых соеди­ нений с образованием коррозионно-агрессивных веществ: меркап­ танов и сероводорода. Процесс коррозии сопровождается разъеда­ нием поверхности, образованием взвешенных в топливе мелкодис­ персных коричневых хлопьев и частиц, содержащих до 10—15% ме­ талла и 6—10% серы. Общее содержание серы в топливе из мало­ сернистой нефти не должно превышать 0,1%, а в топливах из сер­ нистых нефтей — 0,25%, в том числе меркаптанов не более 0,005%.

Газовой коррозии подвергаются жаровые трубы камер сгорания и лопатки газовой турбины. Интенсивность газовой коррозии за­ висит от качества деталей и свойств топлив. Обычно детали газо­ вого тракта двигателей изготавливают из жаропрочных сгалей на хромоникелевой основе. Иногда для повышения жаропрочности добавляют молибден и ванадий. Однако молибден и ванадий склон­ ны к интенсивному высокотемпературному окислению.

Микробиологическая коррозия. Реактивные топлива из-за спе­ цифических условий применения (большой контакт с цветными ме­ таллами, повышенные температуры применения, особенно в тропи­ ках) наиболее подвержены поражению микроорганизмами.

В результате их жизнедеятельности интенсифицируется про­ цесс окисления сернистых соединений до серной кислоты, а угле­ водородов — до карбоновых кислот, обусловливающих повышение коррозионности топлива.

Микроорганизмы способны усиливать электрохимическую кор­ розию не только за счет образования агрессивных веществ, но так­ же в результате повышения аэрации и концентрации кислорода на определенных участках металлической поверхности, катодной деполяризации, разрушения предохранительных покрытий и разло­ жения ингибиторов коррозии.

Борьба с коррозионной агрессивностью ведется в двух нанравлениях:

—повышение коррозионной стойкости металлов;

—снижение коррозионной агрессивности реактивных топлив.

—уменьшения количества общей серы;

—добавления антикоррозионных присадок.

226