Основные свойства авиатоплив. Урок 2,3

1.

Урок 2,3
Основные свойства авиатоплив
Вопрос 1
Требования, предъявляемые к
топливам

2.

• Требования к энергетическим свойствам:
- высокая теплота сгорания;
- высокая скорость сгорания;
- высокая теплоемкость продуктов сгорания;
- высокая полнота сгорания;
- высокая плотность.
• Требования, к свойствам топлив, обеспечивающим
надежную работу двигателя и топливной системы:
- невысокая вязкость;
- оптимальная испаряемость;
- интенсивное и устойчивое горение;
- высокая термическая стабильность и химическая
стойкость;
- отсутствие нагарообразования;
- отсутствие коррозионного воздействия;
- удовлетворительные противоизносные свойства;
- низкая температура кристаллизации;
- отсутствие механических примесей и свободной воды

3.

• Требования к свойствам топлив,
обеспечивающим технологичность хранения и
транспортирования:
- химическая стабильность при длительном хранении;
- низкая летучесть;
- пологая вязкостно-температурная зависимость;
- низкая температура застывания;
- низкая гигроскопичность;
- взрывобезопасность;
- низкий уровень токсичности топлива и продуктов его
сгорания;
- возможность транспортирования в обычных
средствах транспорта (танкеры, железнодорожные
цистерны, трубопроводы).

4.

Вопрос 2
Основные эксплуатационные свойства топлив
Свойство – особенность продукции, которая
может проявляться при ее создании,
эксплуатации или потреблении.
Эксплуатационные свойства –
особенность топлива, которая может проявляться
в процессах производства, транспортирования,
испытания и применения на технике и
характеризует совокупность однородных явлений
при этих процессах.
Физико-химические свойства – составная
часть эксплуатационных свойств,
характеризующая совокупность однородных
явлений и определяемая в лабораторных
условиях.

5.

• Теплота сгорания (теплотворная способность) количество тепловой энергии, выделяемое при
полном сгорании 1 кг топлива.
Единица измерения теплоты сгорания Qc – кДж/кг.
Теплота сгорания зависит от химического состава
топлива, т.е. от его элементарного состава и от
прочности связей в молекулах топлива.
Теплота сгорания может быть определена
расчетным путем и экспериментально.
От значения величины теплоты сгорания зависят
экономичность двигателя и дальность полета ВС.
Чем выше теплота сгорания топлива, тем меньше
его удельный расход и больше дальность полета ЛА
при неизменном запасе топлива на борту.

6.

• Плотность – масса вещества (m), заключенная
в единицу объема (V):
= m/V.
Единицы измерения плотности кг/м3, г/см3 .
Плотность веществ изменяется с изменением
температуры. Нормы на плотность
нефтепродуктов установлены при 20 С.
Плотность, измеренную при какой-либо
температуре можно привести к стандартным
условиям по формуле:
ρ 20 = ρ t + (t-20),
• где - плотность, замеренная при температуре
испытания; - температурная поправка
плотности нефтепродукта на 1 С (берется из
таблиц); t – температура испытания.

7.

8.

Плотность топлив определяют ареометром;
Ареометр (нефтеденсиметр) – стеклянный
цилиндрический прибор, в стержне которого
расположена шкала для отсчета плотности
нефтепродукта. В нижней части прибора помещен
термометр и балласт

9.

10.

11.

• Плотность зависит от элементарного состава
топлива и определяется соотношением
углерода и водорода (С/Н)
• Точное значение плотности топлив
необходимо знать при определении
массового количества топлива по его объему
или для обратного пересчета .
• От величины плотности топлива зависит
массовая заправка ВС. Чем больше плотность
топлива, тем больше заправка ВС (по массе)
при одном и том же объеме топливных баков
и соответственно больше дальность и
продолжительность полета.

12.

• Вязкость (внутреннее трение )– свойство
жидкости оказывать сопротивление при
перемещении одной ее части относительно другой.
• Различают динамическую и кинематическую
вязкость.
• Кинематическая вязкость – отношение
динамической вязкости жидкости ( ) к ее плотности
( ).
ν = / .
• Единицы измерения кинематической вязкости :
м2/с; мм2/с;
• Стокс Ст ,
1 Ст = 1 см2/с = 10-4 м2/с;
сантиСтокс сСт ,
1 сСт = 0,01см2/с = 10-6 м2/с = 1 мм2/с.
• Вязкостью в 1 сСт (1 мм2/с) обладает вода при
температуре +20,2 С

13.

• Измерение кинематической вязкости производится в
лабораторных условиях с помощью вискозиметра
Пинкевича по времени перетекания топлива через
его канал под действием силы тяжести.
• Кинематическую вязкость испытуемого
нефтепродукта в сСт (мм2/с) при данной температуре
(Vt) вычисляют по формуле:
ν t = c τ,
где c – постоянная вискозиметра в сСт/с;
τ – среднее арифметическое учитываемых отсчетов
времени истечения нефтепродукта в с.
Коэффициент с– постоянная вискозиметра – дается в
паспорте прибора и определяется по формуле:
C = 1/ τ воды ,
где τ – время истечения дистиллированной воды при
температуре 20 С.

14.

15.

• Вязкость топлив определяет величину
гидравлического сопротивления и потери напора
при перекачках; влияет на тонкость распыла топлив
в камере сгорания двигателя, на полноту испарения
и сгорания топлив.
• Для реактивных топлив вязкость нормируется
при температуре +20оС и –40оС.
• При температуре –40оС реактивные топлива
должны иметь вязкость 8…16 сСТ; так как
пониженная вязкость ухудшает работу
топливорегулирующей аппаратуры, а повышенная
требует увеличенной мощности насосов, приводит к
ухудшению распыла, полноты сгорания, а
следовательно уменьшению дальности полета.
Кроме того, низкая вязкость способствует
возникновению течи и увеличивает износ деталей
насосов, смазка которых осуществляется топливом.

16.

• Испаряемость – способность топлива
переходить из жидкого состояния в газообразное.
• Испаряемость оказывает влияние на пусковые
свойства, обуславливает эффективность процесса
сгорания, влияет на отложение нагара в двигателе,
образование паровых пробок в топливной системе
при высотных полетах, на пожарную безопасность и
на потери топлива при хранении и транспортировке.
• Испаряемость характеризуется показателями:
фракционный состав
давление насыщенных паров

17.

• Фракция – группа углеводородов с определенными температурными интервалами
выкипания.
Фракционный состав определяют при разгонке 100 мл испытуемого
топлива на стандартном приборе.
• Нормируемые показатели фракционного состава:
Температура начала кипения указывает на присутствие в топливе
легких фракций и характеризует «высотность» топлива. Для
авиабензинов, эта температура не должна быть ниже 40˚С.
Температура выкипания 10% топлива характеризует его пусковые
свойства. Чем она ниже, тем легче запустить двигатель при низких
температурах наружного воздуха.
Температура выкипания 50% топлива характеризует среднюю
испаряемость, оказывающую влияние на приемистость, прогрев и
устойчивость работы двигателя. Чем ниже эта температура, тем
больше испаряемость топлива и устойчивее работа двигателя.
Температура выкипания 90% топлива указывает на наличие в
топливе тяжелых, трудноиспаряющихся фракций. Чем она ниже, тем
наиболее полно испаряется топливо, а его горение становится
равномерней.
Температура конца кипения (температура выкипания 97,5, 98%
топлива), влияющая на полноту сгорания и на нагарообразующую
способность топлива. Повышенное содержания тяжелых фракций
может привести к снижению мощности, экономичности и нарушению
нормального режима работы двигателя.

18.

Прибор для определения фракционного
состава топлив
1 -колба с испытуемым топливом
2 – термометр
3 – холодильник
4 – мерный цилиндр

19.

• Давление насыщенных паров – давление,
которое развивают пары топлива, в условиях
равновесного состояния с жидкостью при данной
температуре (38˚С).
• Чем выше давление насыщенных паров, тем выше
испаряемость. Для авиабензинов давление
насыщенных паров нормируется стандартом
• При высоком давлении насыщенных паров в
топливе при определенных условиях образуются
газовые пузырьки, и данное явление называется
кавитацией.
• Явление кавитации топлива очень опасно, так как
оно приводит к образованию паровых пробок в
трубопроводах и разрыву струи топлива и, как
следствие – к перебоям в работе двигателя, его
остановке из-за прекращения подачи топлива.

20.

Аппарат для определения давления
насыщенных паров

21.

• Температура начала кристаллизации
максимальная температура, при которой в топливе (при
отсутствии воды) появляются первые кристаллы
углеводородов.
Эта температура характеризует наличие в топливе
углеводородов, способных кристаллизовываться при
понижении температуры и забивать сетки фильтроэлементов .
При этом снижается их пропускная способность, что может
вызвать перебои в работе двигателя вплоть до его остановки.
Для авиационных керосинов эта температура должна быть
- 58…-60˚С

22.

Прибор для определения
температуры кристаллизации
1 - мешалка; 2 - термометр; 3 - уплотнение;
4 - пробка; 5 - сосуд для пробы;
6 - сосуд Дьюара внутренним диаметром 70 мм,
7 - охлаждающее средство;
8 – твердая углекислота
Аппарат для определения температуры
кристаллизации и замерзания

23.

• Температура вспышки - минимальная
температура, при которой смесь паров топлива с
воздухом вспыхивает от источника огня.
• Температура вспышки характеризует огнеопасность
топлива.
• Для авиакеросинов, она не должна быть ниже + 28˚С

24.

Температуру вспышки определяют
в открытом и закрытом тиглях
Для керосинов в закрытом тигле

25.

• Стабильность топлив:
Физическая – способность топлива сохранять свои физические
свойства (плотность, фракционный состав, температуру
кристаллизации и т.п.);
Химическая – способность топлива сохранять неизменным
химический состав в процессе хранения, транспортирования, и
подачи в двигатель.
Термическая – устойчивость топлива к образованию нерастворимых
осадков при нагревании в присутствии кислорода и металлов.
Все топлива нестабильны. Оценка стабильности определяется по
следующим показателям:
- количество фактических смол;
- содержание органических кислот;
- содержание водорастворимых кислот и щелочей;
- содержание серы и сернистых соединений;
- определение количества непредельных углеводородов (йодное число).
Для повышения устойчивости топлив против окисления к ним
добавляются антиокислительные присадки – ингибиторы.

26.

• Для топлив определяют:
коррозионные свойства;
противоизносные свойства;
взаимодействие с водой;
электропроводность.
Содержание воды и механических примесей –
самостоятельно (пособие по авиа ГСМ стр. 24)

27.

Вопрос 3
Стойкость бензинов против детонации
• Детонация – ненормальное сгорание взрывного
характера.
• Стойкость бензинов против детонации является
основным свойством .
• В основу маркировки бензинов положена их детонационная
стойкость как на бедных , так и на богатых смесях
(Б91/115)
• Оценка детонационной стойкости основана на принципе
сравнения их с эталонными смесями при испытании тех или
других на одноцилиндровом двигателе с изменяемой степенью
сжатия (моторный метод) или с изменяемым давлением наддува
(авиационный метод).
• Показатели детонационной стойкости :
Октановое число (цифра в числителе маркировки);
Сортность (цифра в знаменателе маркировки ).

28.

• Октановое число
характеризует детонационную стойкость бензинов
применительно к крейсерским режимам работы
двигателей, т.е. при работе на бедной смеси.
Численно ОЧ показывает процентное содержание
изооктана в эталонной смеси с гептаном,
детонирующей при тех же условиях, что и
испытуемый бензин.
Если ОЧ равно 91, то это
значит, что детонационная
стойкость этого бензина такая же,
как у смеси, состоящей из
91% изооктана и 9% гептана.

29.

• Октановое число не дает полной антидетонационной
характеристики, так как не учитывает влияние на процесс сгорания
в ПД состава смеси, химической природы бензина и давления наддува.
Эти показатели учитывает :
• Сортность бензина
число, показывающее стойкость бензина против
детонации при работе двигателя на богатой смеси
и максимальных оборотах.
Численно оно показывает на сколько выше можно получить
мощность в процентах при работе на данном бензине по
сравнению с мощностью, развиваемой на техническом
изооктане, сортность которого принята за 100 ед.
Если на испытуемом бензине
мощность двигателя развивается
на 30% больше, чем на изооктане,
то, сортность бензина равна 130.
Б 95/130

30.

• Существуют следующие способы повышения
антидетонационных свойств бензинов:
1. Изменение химической природы бензина, т.е.
превращение неустойчивых против детонации
углеводородов в устойчивые (циклические и
изопарафины).
2. Введение высокооктановых компонентов –
бензола, озооктана, толуола.
3. Введение антидетонаторов .
• В качестве антидетонаторов применяют этиловые
жидкости Р-9, 1-ТС, П-2, которые состоят из:
тетраэтилсвинца – Pb (C2H5)4 (антидетонатор)
хлористых и бромистых соединений (выносители);
красителей (для придания отличительной окраски);
антиокислителей;
вспомогательных веществ.