Химмотология ракетных и реактивных топлив (1043407), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

Рис. 5.7. Зависимость пропускной спо­собности (перепад давления) фильтра от температуры охлаждения для не- очищенного горючего {1} и горючего, очищенного - от продуктов окисления и воды (2)

горючего воды и продуктов окисления предотвращает образо­вание в нем низкотемпературных осадков, и топливные фильт­ры не забиваются [4].

При применении углеводородных горючих возникновение пожаров возможно по разным причинам: из-за взрыва паров горючих в баках ракет и в результате образования статическо­го электричества в резервуарах, а также вследствие загорания горючего от источника открытого пламени или электрической искры либо самовоспламенения горючего при попадании на нагретые поверхности [ИЗ]. Склонность углеводородных горю­чих воспламеняться от открытого пламени характеризуется их температурой вспышки, которая зависит от давления насыщен­ных паров горючих. При нагревании паров горючего до тем­пературы вспышки над поверхностью его образуется взрыво­опасная концентрация паров горючего в воздухе. Для углево­дородных горючих взрывоопасные концентрации их паров в воздухе лежат в пределах 1,1—7,1% (об.) [122]. Самовоспла­менение горючих типа керосина возможно в тех случаях, когда поверхность нагрета выше 325 °С. С понижением атмосферного давления уменьшается температура самовоспламенения [113].

Статическое электричество является одним из главных ис­точников воспламенения углеводородных горючих. Наиболее часто пожары возникают при перемешивании и перекачивании горючих, а также при неправильном заполнении и опорожнении резервуаров. Образование статического электричества при пе­рекачивании происходит за счет трения перекачиваемого горю­чего о стенки трубопроводов, о поверхности фильтров, сепара­торов и резервуаров, а также за счет трения друг о друга со­держащихся в топливе микрочастиц. Статическое электричество может накапливаться и в неподвижном горючем при осажде­нии твердых микрочастиц, микрокапель воды или при прохож­дении через горючее пузырьков воздуха либо паров легкоки­пящих углеводородов. Наибольшее количество статического электричества накапливается в баках горючего в начале и в конце их заправки. Интенсивность накопления статического электричества зависит от удельной электрической проводимости горючих. По мере падения электрической проводимости сни­жается интенсивность зарядов статического электричества. По­этому в различных углеводородных горючих накапливается

разное количество статического электричества. Так, при пере­качивании горючего типа керосина образуется в 2—10 раз больше зарядов статического электричества, чем при перекачи­вании горючего широкого фракционного состава. Увеличение скорости перекачивания и повышение загрязненности горючих механическими примесями способствуют их большей электри­зации; аналогичное действие оказывает и присутствующая во­да. При перекачивании осушенных горючих статического элект­ричества образуется вдвое меньше, а добавка 0,5% диспергиро­ванной воды повышает электризацию горючего в 2,5 раза. Если в процессе перекачивания углеводородного горючего образуют­ся пузырьки воздуха, то электризация его увеличивается в 2— 3 раза, и чем мельче эти пузырьки, тем больше накапливается статического электричества. Увеличение содержания в горючем продуктов окисления смолистого типа также способствует на­коплению статического электричества в условиях его перека­чивания. Например, с увеличением смолистых веществ от 0,8 до 6,2 мг/100 см³ склонность к электризации повышается при­мерно в 6,5 раз.

Одним из эффективных способов борьбы с воспламенением углеводородных горючих является применение антиэлектро­статических присадок. Присадка Shell Oils ASA-3 вводится в углеводородное горючее в количестве до 0,2%. Это смесь хро­мовой соли моно- или диалкилсалициловой кислоты, додецил-сульфосукцината кальция и 50%-го углеводородного раствора сополимера метилметакрилата и метилвинилпиридина. С уве­личением добавки этой присадки повышается электрическая проводимость горючего и тем самым снижается возможность накопления статического электричества. Высокая эффективность присадки была подтверждена испытаниями при ее концентра­ции даже 0,0001%. Добавка присадки в углеводородные горю­чие не ухудшает их физико-химических и эксплуатационных свойств.

Снижение электризации углеводородных горючих достигает­ся при их очистке от твердых микрозагрязнений и смолистых продуктов. Увеличение размера пор фильтра до 5 мкм сни­жает степень электризации углеводородных горючих в 2 ра­за, а применение для очистки силикагеля или отбеливающей глины полностью предотвращает накопление статического электричества в условиях перекачивания горючих. Использова­ние процесса гидроформинга позволяет снизить склонность горючих к электризации в 8 раз.

Большое внимание уделяется гелеобразным и эмульгиро-ванным углеводородным горючим с. целью снижения пожаро-и взрывоопасноcти Например, в состав эмульгированного го­рючего может входить 1,3% воды и 1,7% эмульгатора, полу­ченного на основе металлических солей органических кислот [4].

Аминное горючее на основе триэтиламина и ксилидина в условиях хранения, транспортирования и перекачивания обла­дает высокой гигроскопичностью. При 100%-й влажности воз­духа и температуре 20 °С в нем может раствориться до 9,6% воды; с повышением температуры растворимость увеличивает­ся. По растворимости воды аминное горючее значительно пре­восходит изопропилнитрат и углеводородное горючее типа ке­росина [4]. Растворение воды в горючем зависит от условий его транспортирования, перекачивания и хранения: чем больше горючее контактирует с окружающим воздухом, тем больше в нем содержится воды.

Фильтруемость аминного горючего при отрицательных тем­пературах изучалась на лабораторной установке, моделирую­щей топливную систему летательных аппаратов. Обезвоженное аминное горючее при температуре —50 °С обладает лучшей фильтруемостью, чем углеводородное горючее типа керосина. При содержании воды до 0,7% фильтруемость горючего значи­тельно хуже: уже через 35 мин расход его через 35-микронный фильтрующий элемент снижается на 50%. Фильтруемость амин­ного горючего значительно хуже фильтруемости несим-диметил-гидразина [67].

Гидравлические потери в топливных системах при перека­чивании аминного горючего аналогичны потерям углеводород­ного горючего типа керосина. Величина этих потерь при пере­качивании горючего по трубопроводу в условиях отрицатель­ных температур невелика и практически не влияет на подачу горючего в камеру сгорания ЖРД. Повышение вязкости амин­ного горючего при отрицательных температурах не оказывает заметного влияния и на производительность топливных насо­сов [67].

Аминное горючее относится к разряду огнеопасных и ядови­тых продуктов. Воспламеняемость его на воздухе зависит от характера легковоспламеняющегося компонента. Ниже приве­дены концентрационные пределы воспламеняемости компонен­тов аминных горючих с воздухом в присутствии источника огня при температуре 20 °С и атмосферном давлении (в % об.):

Самым широким пределом воспламенения, как видно из этих данных, обладает диэтиламин, однако количество его в горючем невелико. Значительно большую опасность представ­ляет триэтиламин, поскольку в аминном горючем его содер­жание достигает 50%, т. е. воспламеняемость аминного горю­чего определяется триэтиламином.

Температурные пределы воспламенения компонентов амин­ного горючего приведены в табл. 5.2 [122]. Таким образом, по

Таблица 5.2. Характеристики воспламеняемости компонентов аминного горючею

температурным пределам воспламенения изомерные ксилидины также не являются огнеопасными в условиях транспортирова­ния и хранения горючего. Триэтиламин и в еще большей степе­ни диэтиламин представляют большую опасность, однако со­держание диэтиламина в горючем невелико и не вызывает его воспламенения.

Наиболее ядовитым компонентом аминного горючего являет­ся ксилидин, по токсичности он в 3 раза превышает триэтил-амин. Отравление аминным горючим возможно при его попада­нии в организм человека через дыхательные пути и кожные покровы. Вначале болезненных и раздражающих явлений не ощущается, они проявляются через определенный период вре­мени в зависимости от степени отравления. Признаки отрав­ления—головная боль, ослабление сердечной деятельности, нарушение функций центральной нервной системы и остроты зрения. Сильная головная боль, резкая слабость, боли в су­ставах и мышцах, рвота, потеря сознания наблюдаются при сильном отравлении, а при очень тяжелых отравлениях проис­ходит внезапная потеря сознания, пульс слабеет и появляются судороги. Предельно допустимые концентрации компонентов аминного горючего в воздухе производственных помещений та­ковы: ксилидин—3, триэтиламин—10, диэтиламин—30 и ди-метилбензиламин — 5 мг/м³.

Гидразинные горючие отличаются низкой химической ста­бильностью при хранении в резервуарах с доступом окружаю-, щего воздуха. В результате окисления монометилгидразина и кесил(-диметилгидразина кислородом воздуха образуются ди-метиламин, вода, тетраметилтетразен, диметилнитрозоамин, диметилметиленгидразин, диазометан, аммиак полиметилены и смолистые продукты, представляющие собой главным образом Димеры первичных продуктов окисления основного вещества горючего [4]. Скорость и глубина окисления НДМГ зависят от концентрации кислорода, температуры, продолжительности

окисления и наличия каталитически активных металлов. Ката­лизаторами окисления несим-диметилгидразина являются медь и ее сплавы, а легированные стали, алюминий и его сплавы, ни­кель и медь не проявляют каталитического действия [183].

Гидразинные горючие можно хранить в герметичных резер­вуарах при небольшом избыточном давлении азота. Хранение горючего в негерметичных резервуарах сопровождается резким ухудшением его качества. Для уменьшения контакта с кислоро­дом воздуха горючее перекачивают быстро с обязательным за-кольцовыванием парового пространства емкостей. Обычно НДМГ хранят в горизонтальных стальных резервуарах, уста­новленных наземно или заглубленных.

Гидразинные горючие практически не вызывают коррозии конструкционных материалов в паровой и жидкой фазах. Малоуглеродистые стали, чугун, легированные стали, алюминий и его сплавы, никель, хром, титан и его сплавы при обычных температурах почти не подвергаются коррозии в течение дли­тельного контакта с этими горючими [123]. НДМГ—слабое органическое основание и поэтому может вызывать коррозию алюминия и его сплавов в разбавленных водных растворах (более 50% воды). В таких растворах не подвергаются корро­зии малоуглеродистые и легированные стали.

Для хранения несим-диметилгидразина используют склад­ские резервуары из малоуглеродистых сталей, а топливные баки ракет изготавливают из алюминия и легированных ста­лей [4]. Горючее практически не подвергается изменениям при длительном хранении (в течение 3 лет) в алюминиевых баках ракет. Его можно хранить в резервуарах и топливных баках, изготовленных из малоуглеродистых и легированных сталей, алюминия, титана и их сплавов в течение более 3 лет [124].

Испытания прокладочных и уплотнительных полимерных материалов в контакте с НДМГ показали, что самыми стойки­ми к нему являются фторопласт и полиэтилен, удовлетвори­тельно стойкие бутилкаучуки некоторых сортов. Полностью разрушаются или растворяются в несим-диметилгидразине поливинилхлорид, полисилоксаны и поливинилспиртовые полиме­ры [4]. Прокладки из фторопласта и полиэтилена не подверг­лись изменениям в условиях эксплуатации в контакте с НДМГ в течение более 2 лет, т. е. из фторопласта и полиэтилена можно изготавливать прокладки и рукава для его перекачива­ния. В качестве прокладочного материала для насосов реко­мендуется использовать асбест, пропитанный графитом.

Характеристики

Список файлов книги