Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 13
Текст из файла (страница 13)
е. максимальной температурой нагрева в баках (термостабильностью). Топлива для дозвуковых и кратковременных сверхзвуковых полетов (при Г .с' 120 'С) представлены двумя сортами — Т-1 и ТС-1. Топлива Т-1 и ТС-1 взаимозаменяемы в эксплуатации и представляют собой наиболее широкий класс отечественных реактивных топлив. ТС-1 — прямогонная лигроиновая фракция сернистых нефтей, имеющих широкую сырьевую базу. Топливо РТ является унифицированным топливом для дозвуковых и сверхзвуковых полетов при тт не более 180'С.
Это высококачественное топливо, получаемое прямой перегонкой из любых сортов нефти с применением современных процессов гидро- очистки. Для длительного сверхзвукового полета используется топливо с повышенной термостабильностью Т-б. в Топливо Т-2 представляет собой особый класс топлив широко- фракционного состава (включающих бензиновую фракцию), получаемых прямой перегонкой сернистых сортов нефти, обладает малой вязкостью и высокой летучестью. Поэтому, несмотря на экономические преимущества, связанные с большим выходом из нефти, топливо Т-2 для широкой эксплуатации не применяется.
Советские массовые топлива ТС-1, РТ эквивалентны по качественным показателям массовым зарубежным топливам )е( А, А1 (США), аналогичным им. Физико-химические свойства реактивных топлив 15 ... 65 20 ... 80 10... 22 парафиновые углеводороды нафтеновые углеводороды ароматические углеводороды ГОСТом ограничивается лишь максимальное содержание арома- тических углеводородов. 64 Основные показатели и свойства товарных реактивных топлив регламентированы стандартами.
Фактические данные топ лив колеблются в зависимости от качества сырья и технологии но, как правило, превышают требования стандартов. В дальней. шем будем приводить регламентированные данные, касающиесь'. только главных параметров н свойств топлив (см. табл. 2.4). Групповой состав прямогонных топлив различных марок колеблется в значительных пределах, %: Рт тс-1 Свойства ' 43 123 43 123 (!о зоо) (10 зоо) ~0,775 гв0,84 гв135 195 (280 (315 42 914 (1О 250) 43 123 (10 зоо) гв0,775 42 914 (10 250) гк0,775 (150 (250 )1,25 8 Удельная теплота сгорания низшая Нк, кДж/кг (икал/кг), не менее Плотность при +20'С, кг/дмв Температура начала кипения, 'С Температура испарения 98 % топлива, 'С Вязкость, сСт при +20 'С при — 40'С не более Температура начала кристаллизации, 'С Термическая стабильность в статических условиях (150'С в течение 4 ч), осадки мг/100 мл топлива Содержание ароматичесних углеводородов, %, ие более )0,8 (150 -=2ЯО =280 га1,05 6 (4,5 60 гв!,5 !6 " 1,25 16 — 60 — 60 — 60 — 60 10 18 6 6 (в течение 5 ч) 1О 18,5 22 22 20 Фкавко.хвквчссквс свойства рсактвваих топлив Т 1, ТС-1, Т.2— ГОСТ 16227,— 62, РТ вЂ” ГОСТ 16661 — 71, Т 6 — ГОСТ !2868-86.
Плотность топлив зависит от соотношения легких и тяжелых фракций и от группового состава. При тех же пределах выкипания, в определенном соответствии с относительным содержанием водорода„ наименьшую плотность имеют парафины, затем идут нафтены, и наибольшую плотность имеют ароматические углеводороды. Поэтому в диапазоне изменения плотности р, = 0,77 ... 0,84 меньшее значение относится к топливам ТС-1 и РТ, имеющим много парафиновых компонентов, и большее к тяжелому термостабильному топливу Т-6 с большим содержанием нафтенов.
Удельная теплота сгорания реактивных топлив должна быть не ниже гарантированных значений 42910 ... 43100 кДж/кг (10 250 ... 10 300 ккал/кг). При этом объемная удельная теплота сгорания меняется от 33400 ... 34 300 кДж/дм' у топлив РТ и Т-1 до 36 200 кДж/дмз у топлива Т-6 (8000 ... 8650 ккал/дмз соответственно), Для единообразия всех термодннамических расчетов двигателей принято условное «нормальное» углеводородн о е т о п л и в о, содержащее 85 % углерода и 15 % водорода и имеющее удельную теплоту сгорания Н = — 42 9! 0 кДж/кг (10 250 ккал/кг), стехиометрический коэффициент /., = 14,9.
3 В. м. Акимов 65 'Л» Вылаьлтгав асс Рис. аа.гз. Кривые выкипаиик (раагокки) реактивкых топлив (фактические): †. — уровеиь 10»г» рввгоики, кврвктеривующиа «летучесть> топлив Фрака(ионный сотд став топлив характе- ризуется кривыми выгс кипания топлив при нагреве и нормальном В лв усс улс гвв г гр с «~ атмосферном давле- нии (рис. 2.5). Топлива типа Т-1, ТС-!, РТ выкипают в пределах от 135 ... 150 до 250 ... 280 С, а топливо Т-6 — в пределах 195 ...
315 С, Фракционный состав определяет такие свойства топлив, как температура начала кипения, летучесть (температура испарения 10 % топлива), давление насыщенных паров топлива в надтопливном пространстве баков, температуру вспышки смеси паров топлива с воздухом от искры и др. Эти свойства чрезвычайно важны для эксплуатации топлива на самолетах, но требования к ним в известной степени противоречивы. Высокая летучесть топлива и низкая температура вспышки (требующие пониженной температуры начала кипения) необходимы для надежного запуска двигателя, особенно в полете на больших высотах и при низких атмосферных температурах. Однако при этом растут давление насыщенных паров, т.
е. испаряемость топлива, и пожарная опасность. Особенно опасно испарение топлива при длительном сверхзвуковом полете самолетов на больших высотах, когда топливо в баках нагревается, давление его насыщенных паров растет, а атмосферное давление падает. Создаются условия для полного испарения топлива. В этих случаях применяют топлива с повышенной температурой начала кипения, а также делают наддув баков, повышая в них давление. Для предотвращения возрастающей при полете на больших высотах и скоростях опасности воспламенения паров топлива в баках их заполняют нейтральным газом (азотом) по мере выработки топлива, либо применяют азотированное (т.
е. насыщенное азотом на земле) топливо. По мере снижения давления на высоте азот выделяется из топлива, заполняя свободное пространство в баках. Вязкость оюплива — одна из важных эксплуатационных характеристик. Температура топлива 1, при эксплуатации может изменяться в широких пределах. В баках сверхзвуковых самолетов топливо может нагреваться до 100 ... 200 'С и выше. Кроме того, топливо дополнительно сильно разогревается в топливо- подающих системах двигателя, насосах высокого давления и т.
п. С другой стороны, при длительных полетах дозвуковых самолетов в стратосфере (Н = 10 ... 12 км), где наружная температура 66 может достигать — 60... — 65 'С, температура топлива в баках может опускаться до — 30... — 40 'С. Вязкость зависит от фракционного состава топлива (у тяжелых топлив она выше), от их группового состава и от температуры топлива. Вязкость топлив значительно снижается при высоких положительных температурах 1, и быстро растет при отрицательных.
Поэтому в указанных выше широких температурных пределах эксплуатации топливо должно при высоких г, сохранять достаточную вязкость и смазывающую способность, необходимую для нормальной работы топливоподающей аппаратуры (плунжерных или шестеренчатых насосов, топливных регуляторов и др.). Вязкость топлива не должна быть очень высокой при отрицательных температурах, чтобы была возможность прокачки и достаточной мелкости распыла в форсунках, необходимой для эффективного сжигания топлива в камерах сгорания двигателей. Для характеристики вязкости топлив используют коэффициент кинематической вязкости ч, измеряемый в мЧс или в сантистоксах сСт (1 Стоке = 1 смЧс).
Вязкость оценивают при стандартных температурах топлива +20 и — 40'С (см. табл. 2.4). Температура кристаллизации топлива гарантирует эксплуатацию и хранение топлива в зонах с холодным климатом. По ГОСТУ требуется температура кристаллизации не выше — 60 'С, хотя такие температуры в эксплуатации встречаются редко. Стабильность и терлеостабильность являются важнейшими эксплуатационными характеристиками реактивных топлив.
Стабильность при хранении топлив зависит в основном от окисления их кислородом воздуха, которому в первую очередь подвержены непредельные углеводороды, Поэтому в результате пр оцессов очистки, особенно гидроочистки, реактивные топлива практически освобождаются от непредельных углеводородов. Термостабильность при нагреве топлива определяется количеством образующихся нерастворимых осадков, которое зависит от содержания в топливе непредельных углеводородов, сернистых, азотистых соединений, смол и других примесей, контактирующих с кислородом воздуха. Количество осадков определяют статическим методом при выдержке топлива в течение 4 ...
5 ч при 150 'С или динамическим при перекачке топлива, нагретого до 150 ... 180 С, через фильтр в течение 5 ч. Термостабильность топлива на сверхзвуковых самолетах может быть повышена наддувом баков инертным газом или азотированием топлива, так как при этом резко снижается содержание кислорода в окружающей среде. Тяжелые углеводородные топлива Рассмотренные выше высококачественные реактивные топлива вполне удовлетворяют современным требованиям эксплуатации дозвуковой и сверхзвуковой авиации.
Зе 67 Рис. 2.6. Изменение массовой и объемиой удельных теплот сгори нин углеводородных топлив в зависимости от их плотности: 1 — авиационные керосины (Т-!, ТС-!, Т-2, РТ. Т-ЕН 2 — тяжелые сиятетнае сине топлива 1221 В«с 2/длс/нг; Ни, Нды/гни вс' Углеводородные топлива из ненефтяного сырья Запасы нефти на Земле ограничены. Начиная с середины 70-х гг. в мировой энергетике возникли трудности со снабжением нефтью. Обеспеченность добычи нефти ее разведанными запасами падает, а цены на нефть и на все виды топлива, получаемого из нее, растут. Во всех странах предпринимаются усилия по зкономии потребления нефти, переходу в энергетике на каменный уголь, развитию сети атомных электростанций и т. п, Авиация не является основным потребителем нефти.
Даже в странах с наиболее развитым воздушным транспортом объем потреблений авиационного топлива не превышает 1О % от всего потребления нефти. Однако, ввиду небольшого выхода из нефти прямогонного реактивного топлива для его производства требуется значительное количество нефтяного сырья, Поэтому указанные энергетические трудности имеют непосредственное отношение к авиации. Они преодолеваются в следующих направлениях. 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
