Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Наибольшая скорость накопления заряда получается при прокачивании с большой скоростью топлив, имеющих низкую электропроводность. В связи с этим в качестве меры предосторожности против случайного воспламенения некоторое время тому назад ограничивалась скорость перекачки топлив [17]. Альтернативное решение состоит в увеличении электропроводности топлива до величины, при которой диссипация заряда будет происходить столь же быстро, как и его накопление. Исследования в этом направлении проводились фирмой «Шелл»; их результаты приведены в работе [18].
Установлено, что присадка «Шелл> АЬА-3 в количестве, меньшем 10-'$, позволяет повысить электропроводность керосина до приемлемого уровня. В состав многокомпонентной присадки «Шелл» АЬА-3 входят такие основные компоненты, как хромовая соль алкилированной салициловой кислоты, кальциевая соль органической кислоты и неметаллический полимерный стабилизатор. Обеспечение смазывакгщих свойств Стремясь получить высокую термическую стабильность, топлива нередко подвергают сложным процессам очистки даже от малых количеств загрязняющих примесей, содержащих серу, азот и кислород. Эти процессы могут привести к существенному они»кению смазывающей способности топлива и осложнить проблему износа топливных насосов.
Установлено [19], что активным смазывающим агентом в авиационных топливах являются полярные соединения. При добавлении этих соединений можно существенно улучшить смазываюшую способность высоьоочншенных топлив. В настоящее время не представляется возможным с достаточной точностью идентифицировать те ком- 347 Топлива длл гааотурбллиыа двигателей поненты топлива, отсутствие которых снижает его смазываюшую способность.
Установлено, однако, что долговечность топливных насосов увеличивается при использовании растворимых в топливе коррозионных ингибиторов. Уменьшение дымления Большой интерес проявляется к присадкам, уменьшающим дымление. Наиболее эффективными из них являются металло- органические соединения бария, марганца и железа [21 — 23]. Испытания этих трех соеднне- йв ний, которые добавлялись в котельное топливо гчт 2, указы- й вают на существенное умень- $ шение содержания сажи в вы- ц з" хлопных газах стационарного газотурбинного двигателя (23). 6 Зала Оптимальный расход присадки дз при расчете по металлической основе составляет -25 Х я Сера Х 10-' расхода топлива. зглерад Результаты испытаний топ- з оа зо,по лина с присадкой на марганце- Коииенпраиая ыаргаииа, П е па пассе вой основе показывают (рис.
9,3), что при ее использовании Рис. 9.3. Зависимость выбросов тверсажеобразование уменьшается, дых частиц от коииеитраиии маргаииа (зз1 а,прозрач ос ь с руи выхлопных газов увеличивается. При этом на номинальном режиме работы распределения частиц сажи по размерам и средний размер частиц в выхлопной струе (-0,5 мкм) не изменились. Очевидным недостатком использования присадок на металлической основе является то, что в процессе горения они образуют окислы, которые могут отлагаться на лопатках турбины. Кроме того, выброс этих окислов с выхлопными газами может оказаться для окружающей среды еще менее приемлемым, чем выброс дыма. По указанным причинам многие конструкторы считают, что единственное реальное решение проблемы уменьшения дымления связано с улучшением конструкции камеры сгорания.
В настоящее время противодымные присадки применяются лишь на некоторых промышленных газотурбинных установках. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ Топливо должно быть впрыснуто, испарено и перемешано с воздухом в камере сгорания до начала процесса горения.
Влияние этих процессов на горение в значительной степени 348 Глава 9 зависит от физических свойств топлива. Физические свойства определяют также стабильность и другие эксплуатационные характеристики авиационных топлив в широком диапазоне изменений давления и температуры окружающей среды при полетах. Относмтепьиая плотность Плотность топлива р связана со средней температурой кипения и его химическим составом. Наибольшую плотность имеют, как правило, ароматические соединения, наименьшую — парафины. Между ними располагаются нафтены и олефины. Плотность определяется очень просто.
По ее величине можно судить 0,90 0,05 082 Р 075 50 Ягг 50 0,74 0,70 20 Оба 10 240 250 250 . 500 згб ЗО 50 100 200 500 500 Темперамура молдова, К т,г/моль Рис. 9.4, Плотности типичных газотур- Рис. 9.5. Зависимость плотности топбивных топлив !7,33]. лива в градусах АР! от молекулярной 1 — лизельиое гоилизо;х — гззоаль;л †Ате массы !85].
гРан З вЂ” Аг1иг; г — Аг1за (7РБ>, 6 — Аопзз. об отношении водород/углерод, теплотворной способности н склонности топлива к сажеобразованию. Типичные значения плотности жидких нефтяных топлив лежат в пределах от 0,72 г/см' для бензинов до 0,97 г/см' для тяжелых котельных топлив.
Удобно полиьзоваться относительной плотностью топлива р, которая обычно определяется отношением массы заданного объема топлива при температуре 71 к массе равного объема чистой воды при температуре Ть В качестве характерных значений температур часто берут Т, = 289 К и Тг — — 277 К, при которой вода обладает наибольшей плотностью, Зависимости относительной плотности от температуры для некоторых типичных авиационных топлив приведены на рис.9.4.
Топлива Ллл гавоггрбинных Лвигагелей 349 Плотность в градусах АР! В США плотность топлива часто определяется в градусах АР[. Она вычисляется по формуле р (ври 289 К/289 К) — 131,5. Моленулярная масса Эту характеристику топлива лучше всего определять экспериментально. Величину молекулярной массы т можно оценить с достаточной степенью точности по графику на рис. 9.5, кото. рый соответствует зависимости 11280 пз = —, 1,! РАР! Пределы выкипания ЗОО ф'450 $400 ЗЗО Простые жидкости, такие, как вода, кипят и превращаются в пар при некоторой постоянной температуре. Нефтяные топлива, однако, представляют собой смеси многих соединений, каждое из которых имеет собственную температуру кипения. 1 Поэтому нефтяные топлива ха- зло рактеризуются не температу- 2 рой кипения, а пределами вы- з кипания.
4 По стандартам АСТМ пределы выкипания определяют нагреванием стандартной навески испытуемого топлива в стеклянной колбе, снабженной термометром. Первыми начинают кипеть наиболее летучие зОО составляющие. Их пары поступают в трубку, погруженную в 0 20 40 80 80 !00 сосуд со льдом, а оттуда скон- Св!ваень аааареная, % денсировавшаяся жидкость Рва. 9.6. Кривые рвзгонки А8ТМ0-86 стекает в мерный сосуд. При лля различных топлив [6].
даЛЬНЕйШЕМ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕ- ' яя""""" ' "'"" Н' Е! Š— Зв'А 3 — ЗРЗ; à — ЗР4. Зе! В; 3 — Ауааь. ратуры начинают возгоняться последующие фракции и так до образования остаточных продуктов. Температура, при которой в мерный сосуд падает первая жидкая капля, регистрируется в качестве начальной температурв! кипения; наибольшую температуру в конце процесса разгонки называют конечной температурой кипения. Обычно фиксируют также температуры выкипания 10, 50 и 90 о!о топ- 350 Глава б лива.
Характеристики фракционного состава и пределов выкипания распространенных жидких топлив приведены на рис. 9.6 и 9.7. 400 450 500 550 б00 б50 темаерапщра, К Рис. 9.7. Температурные диапазоны выкипания различных нефтяных топлив н Важное значение пределов выкипания заключается в том, что они в значительной степени определяют физические свойства и характеристики горения топлив, а также их эксплуатационные характеристики.
Давление насыщенных паров Давление насыщенного пара какой-либо жидкости — это давление, которое оказывает пар на поверхность жидкости, имеющей заданную температуру в равновесной системе пар— жидкость. В отношении процесса горения желательно, чтобы давление насыщенных паров было высоким, так как при этом обеспечивается быстрое испарение топлива в первичной зоне горения. В других отношениях определенными преимуществами обладают топлива с низким давлением насыщенных паров, так как при этом снижается давление в недренируемых топливных баках, уменьшаются потери топлива из-за испарения на больших высотах в дренируемых баках, снижается огнеопасность. На рис. 9.8 представлены зависимости давления насыщенных паров от температуры для нескольких типичных сортов керосина.
Следует обратить внимание на резкое увеличение давления насыщеннь1х паров с ростом температуры. Этим объясняется, почему в двигателях сверхзвуковых самолетов используются топлива с низким давлением насыщенных паров. Температура вспышнн Температурой вспышки называют минимальную температуру, при которой количество паров топлива достаточно для образования с окружающим воздухом воспламеняющейся смеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
