Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Однако снн- ванадия и натрия. Однако после некоторой обработки и нагрева, предназначенного для облегчения процессов прокачки и фильтрации, они могут быть использованы в крупных стационарных газотурбинных установках. Основные свойства всех описанных выше категорий жидких топлив представлены в табл. 9.1. тпппива дпя гавптурбиииыв двигателей Збз жение добычи природного газа вызвало интерес к другим топливам, включая побочные продукты промышленного производства, например коксовый газ, а также низкокалорийные газы, получаемые при переработке кокса и масел.
Большинство природных газов обладает высокой калорийностью, тогда как калорийность газообразных продуктов промышленного производства изменяется от умеренного до низкого уровня. К преимуществам газообразных топлив относятся их термическая стабильность и отсутствие сажи и золы в продуктах сгорания. Природный газ Природный газ состоит в основном из метана и небольших количеств других газообразных углеводородов, таких, как бутан, этан и пропан. Некоторые виды природного газа содержат до 15 '/а азота и углекислого газа.
Если содержание серы в природном газе пренебрежимо мало, то такой газ называют «сладким». При значительном содержании сероуглерода газ называют «кислым». Такой газ перед сжиганием должен проходить очистку. Каменноугольный гвз Каменноугольный газ получают путем карбонизацни битуминозных углей в газовых ретортах или коксовых печах. Состав и калорийность этого газа зависят от вида угля и температуры карбонизации. Топлива, обладающие высокой калорийностью, обычно богаты водородом и метаном; содержание азота в них не превышает 11 '/а. В ниэкокалорийных каменноугольных газах, однако, содержание азота может достигать 55 а/в [7, 121.
Основным загрязняющим компонентом является сера. Сама по себе сера может быть и безвредной, но если в газе обнаруживаются следы металлических соединений, особенно соединений натрия и калия, то в сочетании с серой они могут вызвать коррозию лопаток турбины. Коксовый газ Это газообразное топливо содержит большое количество водорода и метана и обладает высокой энергетической плотностью — от 20 до 24 МДж/'мв. Обычно для удаления из него твердых частиц требуется скрубберная очистка. Поскольку коксовый газ производится, как правило, при атмосферном давлении, проблема подачи его под давлением в газотурбинный двигатель требует специального рассмотрения. 366 Главе 9 Другие горючие газы Таблица 9.2 Некоторые свойства обычных газообразных топлив Даменный газ Генера. тоРный газ ПРНРолный газ Коксовый газ Свойства 4,5 — 5,2 20 — 24 3,4-3,7 19 — 26 4.1 — 6,1 Энергетическая плотность, Мдж/мз Относительная плотность (для воздуха 1) Состав, об.% Метан Другие углеводороды Водород Окись углерода Азот Двуокись угле- рада 35 — 43 0,40 — 0,45 0,95 — 1,05 0,86 0,41 — 0,48 0,58 — 0,72 0,80-0,92 28 — 32 2 — 4 20 — 35 2 — 4 1,2 0,5 — 4,5 75 — 97 2 — 20 50 — 55 5 — 7 1-6 2 — 3 16,5 24 50,8 7,5 1-4 25-30 55-60 8 — 16 40 — 55 5 — 15 4 — 1! 2 — 4 12-16 2 — 32 30 — 55 0,5 — 1О 1 — 16 0,1 нельзя считать подходящим топливом для газотурбинных двигателей.
Вероятно, наиболее важное различие между газообразными и жидкими топливами состоит в том, что первые характеризуются чрезвычайно широким, по сравнению с жидкими топливами, диапазоном изменения энергетической плотности. Большинство газообразных топлив может быть использовано в стационарных двигателях при условии соответствующего изменения систем топливоподачи и регулирования турбины. Применение газообразных топлив с очень низкой энергетической плотностью, меньшей -6 МДж/м', создает особую проблему, вызванную необходимостью для поддержания горения подавать большие объемы газа; кроме того, вследствие малой скорости распространения пламени в смесях таких топлив с воздухом возможно возникновение нестабильного горения.
Известно тем не менее, что газотурбинные двигатели успешно эксплуатирова- Генераторный газ, получаемый при неполном сгорании угля или кокса в воздухе, обладает очень низкой энергетической плотностью, лежащей в пределах от 4,5 до 5,2 МДж/мз. Еще более низкую калорийность (-3,7 МДж/м') имеет доменный газ, который в больших количествах получается на металлургических заводах. В связи с низким энергосодержанием его Топлива для гавоттобинныя двигателей 367 лись на газообразных топливах с энергетической плотностью, не превышающей 4,1 МДж/ма [381. Основные свойства газообразных топлив для газотурбинных двигателей даны в табл. 9.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ЖИДКИЕ ТОПЛИВА Спроектировать стационарный газотурбинный двигатель, который работал бы практически на любом углеводородном топливе, не представляет особого труда.
Однако в авиации число пригодных для использования сортов существенно сужается, что обусловлено низкими температурами и давлениями на больших высотах. Легкие дистилляты не годятся, так как они застывают при низкой температуре. Исключается также применение лигроинов в связи с большими потерями на испарение при низких давлениях. По этой причине в большинстве реактивных самолетов используются только два вида топлива— керосин, получаемый из осветительного керосина, и бензин широкой фракции, который получают из доступных сортов нефти [391. Широкое распространение получили технические условия на авиационные топлива, выпущенные британским министерством обороны (РЕКР) и министерством обороны США (115- М11).
Иногда упоминаются аналогичные технические условия, выпущенные АВТМ, Международной ассоциацией гражданской авиации (1АТА), различными двигателестроительными фирмами, авиакомпаниями и правительствами разных стран. Все эти многочисленные ТУ и ТТ, по существу„идентичны основным британским и американским техническим условиям на реактивное топливо для военной авиации и отличаются от них только видами разрешенных присадок [40). Как уже отмечалось, технические условия на реактивное топливо были разработаны военными организациями в сотрудничестве с представителями гражданской авиации и двигателе- строительной промышленности. Хотя разработка газотурбинных топлив в США и Великобритании вначале проводилась в несколько разных направлениях, с годами технические условия и требования стали все более сближаться, главным образом в интересах военной унификации.
Наиболее распространенный в настоящее время сорт керосина, соответствующий британским ТУ РЕКР 2494 (Ач1иг), имеет температуру замерзания 226 К. Эквивалент этого топлива в США — Ле1 А-1 (ТУ АВТМ Р 1655). В прошлом почти на всех самолетах военной авиации США и западноевропейских стран применялось топливо аР4, что объяснялось его широкой доступностью. В настоящее время, однако, для снижения огне- и взрывоонасности на большинстве Зба Глава Р Вин топлива требование керосин с высокой температурой вспышки бензин широков фракции керосин Обозначение Англия, военная авиация США, военная авиация США, гражданская авиация Ач!аи ЮР4 Ле!В Ач!пг Ачса! ЛР5 Ле!А, Ле)А-1 0,015 22 Кислотность, мг КОН/г (макс.) Ароматические углеводороды, об.
ой (макс.) Олефины, об.о)а (макс.) Сера, мас.то (макс,) Фракционный состав Температура выкипания 10 е)е, К (макс.) Конец кипения, К (макс.) Давление паров при 311 К (по Рейду), кПа (мин.) Та же (макс.) Температура вспышки, К (мин.) Плотность при 288 К, кг/л (мин.) То же (макс.) Температура кристаллизации, К (макс.) Вязкость при 253 К, !О м )с (макс.) Низшая теплотворнаи способность, МДж)кг (мин.) Высота некоптящего пламени, мм (мин.) Нафталины, об.% (макс.) Проба на коррозию медной пластинки, категория (макс.) Термическая стабильность, мм рт.
ст. (макс.) Смолы, мг/! 00 мл (макс.) Взаимодействие с водой Скорость установления поверхности раздела фаз, категория (макс.) Сепарация, категория (макс.) %8 1М ') (мин.) н (макс.) 0,015 25 0,015 25 5,0 0,30 5,0 0,30 5,0 0,30 478 478 543 14 573 573 311 0,775 0,830 226 333 0,788 0,845 227 0,751 0,802 215 8,8 42,8 42,8 42,6 21 20 20 3,0 1 25,0 25,0 25,0 1 Ь) )Ь) 2 70 и) 85 Ь) 2 70 «) 35 Ь) 2 70 с) 85 б) Таблица 9.3 Характерные требования технических условий на авиационные газотурбннные топлива топпмва дпя газотурбинный двигателей 369 Продолжение табл.
9.3 Внд топлива Требование переспи с высокой температурой вспышки бензин широкой фракции керосин злектропроводность ", пСм/и и (мин.) в (макс.) 50 450 50 450 ю С присадкой, увеличивающей злектропровздность. Ю Без присадки, увеличивающей злктропроводность. 'т С присадкой, снижающей коррозионную активность и улучшающей смазывающую способность. ю Без присадки, снижающей коррозионную активность и улучшающей смазывающую способность. о Модифицированный индекс водной сепарации. — Прим. перев. 24 Зак. тю военных самолетов применяется керосин.
Британским эквивалентом топливу )Р4 является топливо Ау(ад (ТУ йлЕКйл 2486). Топливо )Рб с высокой температурой вспышки, предназначенное для морской авианосной авиации, соответствует топливу АИап (ТУ йлЕКь) 2498). Американское топливо )Р6 очень близко к Ле(А-!, но обладает более высокой термостабильностью и более низким давлением насышенных паров. Это топливо больше всего подходит для самолетов сверхзвуковой авиации. Технические условия для наиболее распространенных авиационных топлив приведены в табл. 9.3. Приблизительное соответствие технических условий США и Великобритании представлено в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
