Реактивное топливо

Министерство  образования  Российской  Федерации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИРКУТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра химической технологии

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ

 

 

 

РЕАКТИВНОЕ  ТОПЛИВО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент группы    ЭЛ-09-1                              А.Н. Рахматулин                                       

       ^{шифр       подпись    И. О. Фамилия}

 

 

Нормоконтроллер                профессор                               О.И.Дошлов

      ^{подпись    И. О. Фамилия}

 

 

 

 

 

Иркутск 2012 г.

Содержание

 

 

Реактивное топливо · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 

Получение реактивного  топлива · · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · ·4 

Свойства реактивного топлива · · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · 5 

Испаряемость· · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5

Полнота и теплота  сгорания реактивных топлив· · · · · · · · · · · · · · ··6

Прокачиваемость· · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8

Склонность  к образованию отложений· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11

Совместимость с материалами· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12

Противоизносные свойства· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 14

Список литературы·  · · · · · · · · ·  · · · · · · · · ·  · · · · · · · · ·  · · · · · · · · ·  · · ·17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реактивные топлива

 

Современная авиация в  основном оснащена воздушно-реактивными двигателями (ВРД). В этих двигателях топливо в камеру сгорания подается непрерывно, и вследствие этого процесс горения протекает постоянно. Лишь для запуска двигателя используют постороннее зажигание. Также непрерывно поступает в камеру сгорания ВРД и воздух (требуемый для сжигания топлива), предварительно сжатый и нагретый в компрессоре. Газообразные продукты сгорания из камеры сгорания поступают в турбину, где часть тепловой энергии превращается в механическую работу вращения колеса турбины, от вала которого приводится в движение ротор компрессора, а также топливный и масляный насосы. После турбины продукты сгорания топлива в виде газового потока проходят реактивное сопло и, расширяясь в нем, создают реактивную силу тяги, с помощью которой и осуществляется полет самолета.

В ВРД топливо из баков  самолета под небольшим давлением (0,02-0,03 МПа) подается подкачивающим  насосом через систему фильтров тонкой очистки к основному топливному насосу-регулятору высокого давления (0,8-1,0 МПа). С помощью последнего топливо, проходя через форсунки, распыливается в камерах сгорания в нагретый и сильно завихренный воздушный поток, что обеспечивает увеличение поверхности испарения топлива и равномерное распределение его паров по всему объему камеры сгорания двигателя.

В турбореактивных двигателях топливо, проходя через топливо- масляный радиатор, снижает температуру смазочного масла, т.е. выполняет функцию охлаждающей среды. Помимо этого, топливо используют и для смазывания деталей трения топливных насосов. Кроме того, изменяя подачу топлива с помощью топливорегулируюшей аппаратуры, регулируют скорость полета самолета. Основные свойства реактивных топлив: хорошая испаряемость для обеспечения полноты сгорания; высокие полнота и теплота сгорания, предопределяющие дальность полета самолета;

хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для обеспечения подачи топлива в камеру сгорания;

низкая склонность к образованию  отложений, характеризуемая высокой  химической и термоокислительной стабильностью;

хорошая совместимость с  материалами: низкие противокоррозионные свойства по отношению к металлам и отсутствие воздействия на резиновые технические изделия;

хорошие противоизносные  свойства, обусловливающие небольшое  изнашивание деталей топливной аппаратуры;

антистатические свойства, препятствующие накоплению зарядов  статического электричества, что обеспечивает пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.

 

 

Получение реактивного  топлива

 

Реактивные топлива вырабатываются в основном из среднедистиллятных фракций нефти, выкипающих при температуре 140—280(°)С (лигроино-керосиновых). Широкофракционные сорта реактивных топлив (Т-2) изготовляются с вовлечением в переработку также бензиновых фракций нефти. Для получения некоторых сортов реактивных топлив (Т-8В, Т-6) в качестве сырья применяются вакуумный газойль и продукты вторичной переработки нефти. В реактивные топлива могут вводиться функциональные присадки (антиокислительные, противоизносные и др.).

Реактивные топлива на 96—99% состоят из углеводородов, в  составе которых различают три основные группы — парафиновые, нафтеновые и ароматические. Содержание каждой из этих групп в составе топлива определяется природой нефти и технологией его производства. Содержание в топливе ароматических углеводородов регламентируется стандартами главным образом из-за их повышенной склонности к нагарообразованию и дымлению. Ограничивается в реактивных топливах также содержание непредельных углеводородов (через показатель «йодное число») как химически нестабильных. Кроме углеводородов в реактивных топливах в незначительных количествах присутствуют сернистые, кислородные, азотистые, металлорганические соединения и смолистые вещества. Их содержание в реактивных топливах Регламентируется стандартами. Так, например, нормируется содержание сернистых соединений, зольных продуктов, органических кислот и смол. Ограничение количества указанных гетероатомных соединений в топливе вызвано их отрицательным влиянием на термостабильность, антикоррозионные и некоторые другие эксплуатационные свойства.

По способу получения  реактивные топлива делятся на прямогонные и гидрогенизационные. Первые (Т-1, ТС-1, Т-2) получаются непосредственно из отогнанных фракций нефти без их глубокой переработки. Технология получения вторых (РТ, Т-8В, Т-6) включает такие процессы, как гидроочистку (РТ, Т-8В), глубокое гидрирование (Т-6), гидрокрекинг (Т-8В), основным содержанием которых является воздействие водорода при высоких давлениях и температурах на углеводороды и гетероорганические соединения нефти. При гидроочистке из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные и содержащие серу, азот и кислород нестабильные соединения практически без изменения углеводородного состава топлива. При гидрокрекинге и гидрировании наряду с очисткой исходного сырья происходит изменение его углеводородного состава (превращение непредельных соединений в насыщенные). 
Применение гидрогенизационных процессов при производстве реактивных топлив позволяет расширить сырьевую базу топлив и значительно повысить их термостабильность. Основными сортами отечественных реактивных топлив являются ТС-1, РТ и Т-6 (табл. 2).

Топливо ТС-1 является массовым реактивным топливом для дозвуковой авиации и сверхзвуковой авиации  с ограниченной продолжительностью сверхзвукового полёта. Топливо РТ полностью удовлетворяет эксплуатационным требованиям, предъявляемым к топливу ТС-1, и может применяться вместо него. Вместе с тем, будучи более термостабильным, оно допускает нагрев в топливной системе силовой установки до более высоких температур, и поэтому допущено к применению в теплонапряжённых двигателях самолётов с увеличенной продолжительностью сверхзвукового полёта, в течение которого вследствие аэродинамического нагревания возможно значительного повышение температуры топлива в баках самолёта.

 

Свойства реактивного топлива

Испаряемость

 

 Испаряемость — одно  из важнейших свойств реактивных  топлив. Она влияет на пределы устойчивого горения топлива, полноту сгорания, нагарообразование в камере сгорания двигателя, бесперебойную работу топливных насосов и склонность к образованию паровых пробок в топливной системе самолетов в условиях высотных полетов. От испаряемости топлив зависят запуск двигателя и потери топлива от испарения при полетах на больших высотах. Реактивные топлива имеют более широкий диапазон температур выкипания, чем топлива другого назначения. Для ВРД используют топлива различного фракционного состава: для дозвуковой авиации — типа керосина с пределами выкипания от 136-156 до 250-280 °С (топлива ТС-1, РТ, Т-1) и широкого фракционного состава (60-280 °С), представляющее собой бензино-керосиновую фракцию (топливо Т-2), и для сверхзвуковой авиации — топлива Т-8В, выкипающее при температуре от 165 до 280 °С, и Т-6, выкипающее при температуре от 195 до 315 "С.

Снижение степени влияния  испаряемости реактивных топлив на работу двигателя достигается чисто  конструктивными мерами, что позволяет  использовать на реактивных двигателях топлива, различные по испаряемости. При этом температура начала кипения топлива характеризует его склонность к образованию паровых пробок в топливной системе и пусковые свойства; температура выкипания 10 % (об.) — пусковые свойства, а 98 % (об.) — полноту испарения, определяющую полноту сгорания топлива.

Учитывая аэродинамический нагрев топлива в баках самолета, имеющий место при сверхзвуковом  полете, во избежание образования  паровых пробок в топливной системе  регламентируются более высокие  значения температуры начала кипения  топлив, предназначенных для сверхзвуковых  самолетов.

 

 

 

 

Полнота и теплота  сгорания реактивных топлив

 

 С понижением полноты  сгорания топлива склонность  его к нагарообразованию в двигателе возрастает. Нагар отлагается на сопле форсунки, на стенках камеры сгорания, на лопатках турбины. Нагарообразование в двигателе крайне нежелательно. Отложения нагара на форсунках изменяют форму струи распыливаемого топлива, вследствие чего ухудшаются условия его распыливания и испарения, а также нарушается распределение температур вдоль пространства сгорания. Нагарообразование на лопатках турбины вызывает их децентрирование и выход из строя. Частицы нагара, отделяясь от стенок камеры сгорания и, попадая вместе с газами на лопатки турбины, вызывают их эрозию.

Наличие в пламени сажистых частиц (продуктов неполного сгорания топлива) вызывает его свечение, что связано с излучением тепла пламенем, приводящим к повышению температуры стенок камеры сгорания, их местному короблению и прогару.

Показателями, характеризующими горение реактивных топлив, являются высота некоптящего пламени и люминометрическое число. Кроме того, склонность реактивных топлив к нагарообразованию в двигателе и свечению пламени оценивают по содержанию в них ароматических углеводородов.

Комплексом методов квалификационной оценки реактивных топлив предусмотрено определение их склонности к нагарообразованию на однокамерной установке. С повышением высоты Н некоптящего пламени склонность топлива к нагарообразованию снижается:

 

 

Значения люминометрического числа реактивных топлив и высота некоптящего пламени зависят от их углеводородного и фракционного составов. Наиболее низкие значения этих показателей имеют нафталиновые, нафтено-ароматические и моноциклические ароматические углеводороды, а наиболее высокие, снижающиеся с увеличением молекулярной массы и разветвлением молекулы, — парафиновые. Склонность реактивных топлив к нагарообразованию в значительной мере определяется конструкцией камеры сгорания двигателя.

Удельный расход топлива  в реактивных двигателях определяет дальность полета самолета. Он снижается  с увеличением полноты сгорания топлива, а также с повышением низшей теплоты его сгорания.

Для различных условий  эксплуатации самолетов более важное значение имеет массовая, либо объемная теплота сгорания. Так, поскольку объем топливных баков для самолетов с дозвуковой скоростью полетов строго не ограничен, основное значение имеет массовая теплота сгорания. В сверхзвуковых самолетах, где объем топливных баков жестко лимитирован, превалирующее значение приобретает объемная теплота сгорания. Для всех марок реактивных топлив стандартами и техническими условиями регламентируется массовая теплота сгорания. Значения объемной теплоты сгорания топлива Регламентируют косвенно, так как она равна произведению массовой

 

1. Низшая теплота сгорания  углеводородов реактивных топлива,

Пределы выкипания фракций,	Парафиновые углеводороды		Нафтеновые углеводороды		Моноциклические ароматические углеводороды
	кДж/кг	кДж/л	кДж/кг	кДж/л	кДж/кг	кДж/л
100-150 150-200 200-250 250-300	45,1-43,8 44,8-43,9 44,6-43,8 43,8-43,05	33.2-32,3 34,1531,9 35,8-33,7 34,6-34,4	43,341,8 43,5-42,3 43,7-42,3 43,2-42,3	35,5-31,05 36,0-32,2 36,3-31,9 37,0-32,9	41,6-41,1 41,9-40,4 41,6-41,3 41,8-40,9	35,6-34,3 37,5-34,7 38,0-36,0 39,1-36,2

 

теплоты сгорания топлива  на его плотность. Для топлив, предназначенных для сверхзвуковых самолетов, необходимо иметь более высокие значения объемной теплоты сгорания. Поэтому плотность таких топлив устанавливается на более высоком уровне, чем топлив для самолетов с дозвуковой скоростью полета.

Теплота сгорания топлив определяется углеводородным составом (табл. 1. 13). Массовая теплота сгорания обусловливается соотношением водорода и углерода (Н/С): наибольшее для парафиновых и наименьшее для ароматических углеводородов.

Объемная теплота сгорания углеводородов зависит от их массовой теплоты сгорания и плотности. Ароматические углеводороды имеют наиболее высокие значения плотности, особенно нафталиновые, их объемная теплота сгорания существенно выше, чем нафтеновых и парафиновых углеводородов.