Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Осадки отлагаются в топливных баках, закупоривают фильтры и трубопроводы и приводят к износу форсунки. При аккуратном обслуживании и применении фильтрации эти проблемы могут быть сведены к минимуму. Глава 9 Зола Различные металлы, испытывая в процессе горения химические превращения, образуют неорганические соединения, отличающиеся друг от друга температурами плавления и коррозионной активностью.
Частицы этих соединений, называемые золой, обладают способностью при температурах около 925 К. прилипать к лопаткам соплового аппарата и рабочего колеса турбины и образовывать на их поверхностях отложения. При более высоких температурах они могут способствовать коррозии. Проблема эта очень сложная; вредность таких отложений зависит от уровня температуры, при котором протекает процесс горения. В дистиллятных топливах содержание золы обычно незначительно и не вызывает поэтому каких-либо осложнений. Более серьезна эта проблема в случае тяжелых топлив, в которых содержание золы может превышать 0,1%.
Концентрация золы может быть снижена специальной обработкой сырья в процессе разгонки, однако за счет существенного повышения стоимости и снижения выхода топлива. Нерастворимая зола может быть удалена центрифигурованием. Вода Все дистиллятные топлива содержат растворенную воду в количествах, зависящих от их состава, температуры и продолжительности хранения.
Например, топлива с высоким содержанием ароматических углеводородов могут поглощать и содержать в растворенном виде больше воды, чем топлива парафинового типа, а в теплом топливе, как показано на рис. 9.1, растворяется больше воды, чем в холодном. Если вода находится в растворенном виде, то она не оказывает какого-либо неблагоприятного влияния на работу двигателя 111~. Вода может также находится в топливе в виде мелких капель, равномерно распределенных по его объему. В таком «взвешенном» состоянии вода может оказаться в результате дробления крупных водных включений при прохождении топлива через насосы и смесители либо вследствие выделения растворенной в топливе воды, например при понижении температуры топлива.
Водяные капельки при температуре ниже 273 К превращаются в кристаллы льда и образуют вязкую массу, которая может осаждаться, скапливаться и закупоривать частично или полностью топливные фильтры. Проблема обледенения топливных фильтров может быть решена введением подогрева топлива, что, однако, связано с увеличением массы и усложнением конструкции, а также с некоторым увеличением расхода топлива. Эту задачу можно решать также путем добавления к топливам растворимых веществ, препятствующих образованию льда, как это описано в следующем разделе. топлива для газотурбинных двигателей 343 Другая важная проблема, связанная с попаданием в топливо воды, состоит в усилении коррозии алюминиевых топливных баков и агрегатов топливорегу- 0000 лирующей системы. Особенно 0040 остро эта проблема стоит в тех тс0030 случаях, когда топливо содер- 8 оаг0 жит соленую воду.
Помимо того м что она является первоначаль- 00~0 ным источником вызывающих коррозию грибков и бактерий, в 000 содержащиеся в этой воде ми- ц-о004 ~~ Г неральные соли способствуют а 0003 УСКОРЕННОМУ ИХ РаЗВИтИЮ И о. 0000 размножению внутри авиационных топливных баков. Наиболее эффективная мера предотвращения такого процесса коррозии заключается в строжайшей проверке качества топлива, включающей внедрение в практику процедур, предупреждающих возможность попадания воды из посторонних источников на всех стадиях транспортировки и хранения топлива 111]. 0,001 гло гаа 000 000 ЗХ0 040 Темперамурл, К Рис. 9Л.
Растворимость воды в авиа пиоииых топливах 1331. — ЗР4. Зес В; — — — Лес АЧ, Эесд, Зрв керосин; —. — Агина. Сера Натрий Следы натрия проявляются в нефти обычно в видехлористого натрия, что связано, по-видимому, с океаническим происхождением нефти. В процессе горения хлористый натрий преврашается Сера и ее соединения всегда присутствуют в сырой нефти и могут составлять до 5% ее массы. Некоторые из них коррозионно-актнвны, например элементарная сера, сероводород, меркаптаны; другие не вызывают коррозии, например большинство сульфидов, полисульфндов и тиофенов 171. Присутствие серных соединений в топливе иногда вызывает коррозию покрытых кадмием деталей топливной системы и разбухание резины и эластомеров. Они вызывают также сульфидирование или заедание покрытых серебром скользящих частей топливных насосов 17~.
В процессе горения большая часть серы превращается в 504, а затем при конденсации на металлических поверхностях вследствие снижения температуры и давления — в кислоты, обладаюшие коррозионной активностью. Единственный практический способ устранить воздействие серы заключается в ее удалении в процессе разгонки нефти.
344 Глава В в пары соляной кислоты, которые вызывают коррозию горячих металлических поверхностей, расположенных ниже по течению. Они могут воздействовать также на богатый хромом оксидный слой поверхности турбинных лопаток, приводя к изъязвленню металла ~7~. Натрий может быть удален вместе с калием и растворимыми в воде солями кальция промыванием водой. Успех такой операции зависит от разницы плотностей топлива и воды.
Топлива с плотностью, большей 0,97 г/смз, можно промывать только после подмешивания к ним соответствующего количества топлива меньшей плотности или повышения плотности воды. Ванадий При температурах )922 К следы ванадия, которые обнаруживаются в некоторых сортах мазутов, образуют жидкие соедиге с, 6 а "е е '4 й в' 00 .7 0,8 0,9 7,9 Опгносигленаноя нлопгноопа Рис. 9.2. Концентрации загрязняющих веществ в нефтяных топливах 786ф пения, затвердевающне при контакте с поверхностью турбинных лопаток. В результате возникают твердые отложения и усили- толлнва длл гавотурбннныл двнгателей вается коррозия.
С ванадиевой коррозией можно бороться посредством добавления к топливу соответствующих магниевых соединений, предназначенных для повышения температуры плавления золы до уровня, превышающего температуру газа перед турбиной. Концентрации загрязняющих примесей в различных топливах, представляющих интерес, исследовались в работе 186]; полученные результаты представлены на рис.
9.2. Более подробные данные о загрязняющих примесях и методах обращения с ними содержатся в работах 17, 1! †1. ПРИСАДКИ С целью улучшения или изменения свойств нефтяных топлив для каждого конкретного применения к ним добавляют небольшие количества некоторых веществ, называемых присадками. Существует большое количество различных присадок и непрерывно ведутся работы по созданию новых. Основное требование к присадке заключается в том, чтобы она. выполняя свое основное назначение, не давала при этом неблагоприятных побочных эффектов.
Обычно это значит, что присадка (как и ее побочные продукты) должна быть нетоксичной, растворимой в воде и термически стабильной. Предотвращение смолообразования К присадкам, улучшающим стабильность топлив, относятся антиоксиданты, дезактиваторы металлов и пассиваторы катализаторов.
Антиоксиданты предотвращают процессы окисления или препятствуют их развитию в нежелательных масштабах. Дезактиваторы металлов подавляют каталитическую активность металлов, превращая их в металлоорганические соединения с пониженным уровнем активности 186'1. Пассиваторы уменьшают каталитическую активность металлов, способствуя образованию на них пленки. Подавление коррозии Растворимые ингибиторы коррозии — это обычно углеводороды, растворимость которых в топливе сочетается со сродством к металлическим поверхностям.
Они адсорбируются металлическими поверхностями и образуют на них мономолекулярную пленку. К таким ингибиторам коррозии относятся амины, фосфаты, сульфонаты и жирные кислоты. 346 Глава 9 Предотвращение кристаллизации воды Присадки, препятствующие образованию льда, представляют собой вещества, обладающие необратимой гигроскопичностью. Вследствие своей гигроскопичности они поглощают влагу, содержащуюся в топливе, и препятствуют таким образом выделению воды и образованию кристаллов льда. Хорошо известной противоводокристаллизационной присадкой является метиловый эфир этиленгликоля. Эта присадка оказалась также весьма эффективным средством, предотвращающим рост коррозионноактивных бактерий [14]. Нейтрализация статического электричества При заправке самолета топливом иногда накапливаются такие большие заряды статического электричества, что вызванный ими искровой разряд может стать причиной пожара или взрыва [17, 18).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
