Химмотология ракетных и реактивных топлив (1043407), страница 32

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

Текст из файла (страница 32)

Смолистые вещества, растворенные в топливах, сами прак­тически не отлагаются на фильтрах. В присутствии же свобод­ной влаги они ассоциируются с ее капельками и могут задер­живаться фильтрами. Загрязнение реактивных топлив механи­ческими примесями, частицами продуктов коррозии, особенно мылами нафтеновых кислот (в случае применения процесса защелачивания и плохой промывки), ухудшает работу фильт­ров. Поэтому при применении щелочной очистки топлива обя­зательно предусматривается водная промывка.

Анализ проб топлива, отбираемых из баков пассажирских самолетов перед их заправкой, показывает, что в 97 случаях из 100 в топливе присутствует отстойная или эмульсионная вода, в 75 — содержание нерастворенной воды превышает 0,003%, т. е. почти в каждом полете пассажирского самолета в топливе из растворенного состояния выделяется вода, обра­зующая эмульсию и отстой на дне баков. Присутствие нераст­воренной воды — наиболее опасная причина нарушения подачи реактивных топлив в полете. При охлаждении топлива кап­ли эмульсии и отстой могут замерзнуть, закупорить жиклеры автоматических устройств, вызвать примерзание клапанов ре­гулировочных агрегатов, заклинивание крыльчатки или полом­ку приводов насосов. Отстаивание, вымораживание и удаление воды с помощью фильтров-сепараторов при заправке самоле­тов дают определенный эф­фект, но не исключают в даль­нейшем при полете появление в топливе эмульсионной и от­стойной воды в результате

Рис. 9.1. Зависимость растворимости воды в реактивных топливах от тем­пературы:

Заштрихованная область — диапазон изме­нений для топлива ТС-1 и РТ различных образцов.

охлаждения топлива и снижения растворимости в нем воды. Как следует из зависимостей, представленных на рис. 9.1, при-охлаждении топлива Т-2 во время полета от +40 до —20°С может выделиться до 0,01% воды, т. е. несколько литров воды в каждом баке.

Повышение растворимости воды в топливе Ст при положи­тельной температуре и 100%-и влажности газовой среды опи­сывается уравнением

Содержание растворенной в топливе воды изменяется пря­мо пропорционально изменению влажности среды. При поло­жительной температуре содержание растворенной воды (%) в топливе Т-2 описывается формулой

Фактическое содержание воды в топливе, находящемся в резервуарах и топливозаправщиках в различных климатиче­ских районах, мало зависит от сезона и составляет от 0,001 до-0,010% {150]. Для удаления воды, находящейся в отстое, из баков самолетов Ил-62, Ту-154, Ту-134, Як-40 после полетов (в зависимости от их продолжительности и высоты) сливают от 1 до 20 л топлива [151].

Эффективным средством борьбы с кристаллизацией эмуль­сионной воды и замерзанием отстоя является добавление в топливо от 0,1 до 0,3% противообледенительных присадок [152]:

моноэтилового эфира этиленгликоля (этилцеллозольва, по ГОСТ 8313—76) или тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФ) (по ГОСТ 17477—75). Присадки способны растворять воду,. а также снег и иней, осыпающиеся в топливо со стенок резер­вуаров и топливных баков.

Растворимость воды в топливе в присутствии присадок по­вышается за счет образования водородной связи между моле­кулами воды и присадки. Полагают [66], что каждая молеку­ла присадки способна удерживать в растворе ассоциат, со­стоящий как минимум из четырех молекул воды. При большей концентрации воды обводненная присадка переходит в отстой. Водные растворы противообледенительных присадок замер­зают при отрицательной температуре, значение которой зави­сит от концентрации присадки и ее свойств, в том числе зна­чения коэффициента распределения между топливом и водой

(рис. 9.2).

В связи с повышенной гигроскопичностью топлив, содержа­щих противообледенительные присадки, и возможностью пере­хода этих присадок из обводненного топлива в отстой их до-

сбавляют перед заправкой летательных аппаратов. Топливо пред­варительно отстаивают и фильтруют через фильтры-сепараторы. Неизрасходованное топливо с противообледенительными при--садками может храниться в резервуарах аэродромного склада до 6 мес.

Текучесть. Это свойство реактивных топлив определяется групповым углеводородным составом, молекулярной массой и характеризуется вязкостью, температурой застывания, нали­чием напряжения сдвига, а также комплексными показателями, например количеством топлива, которое способно перетечь че­рез клапан под действием силы тяжести из одной камеры в другую после охлаждения топлива ниже температуры начала кристаллизации [153].

Влияние вязкости на подачу топлива в значительной степе­ни зависит от конструкции топливной системы и режима рабо­ты ее агрегатов. В общем случае с возрастанием вязкости топ­лива увеличиваются потери давления АР насоса из-за гидрав­лических сопротивлений, снижается коэффициент полезного действия ti насоса и подача. Влияние вязкости на ДР цент­робежного подкачивающего насоса при постоянной подаче 15 м3/ч характеризуют приведенные ниже данные [125]:

Максимально допустимые значения вязкости для топлив­ных систем разных самолетов составили 85, 160 и 210 мм2/с [152].

Перекачивание реактивных топлив в наземных условиях при хранении и транспортировании не вызывает затруднений, -гак как даже в северных районах Советского Союза их тем­пература не опускается ниже температуры, при которой топ­лива теряют подвижность. При температуре ниже —40 °С вяз­кость топлива Т-6 может повыситься до 60—80 мм²/с, что зна­чительно увеличивает гидравлические сопротивления при его движении по топливопроводам, но не вызывает нарушений в перекачивании. Осложнения в подаче могут быть при фильт­

ровании топлива Т-6 через фильтры тон­кой очистки, так как при его вязкости 20—25 мм2/м препад давления на филь­тре достигает предельного значения— 5—6 МПа.

Влияние структуры углеводородов на их вязкость и вязкостно-температурные свойства показано в работе [154]. Отме­чена общая тенденция повышения вязко­сти и ухудшения этих свойств с ростом

молекулярной массы углеводородов, однако бывают и аномаль­ные. закономерности.

Среди углеводородов различных групп наименьшей вяз­костью и наиболее пологой вязкостно-температурной кривой^ обладают алканы и алкены нормального строения. Сильно раз­ветвленные алканы, как правило, имеют более высокую вяз­кость, которая резче возрастает с понижением температуры. Аналогичная картина наблюдается для алкилированных цикла-нов и особенно ароматических углеводородов. Бициклические углеводороды по сравнению с моноциклическими одинаковой молекулярной массы обладают более высокой вязкостью и худшей вязкостно-температурной зависимостью.

Зависимость кинематической вязкости реактивных топлив от температуры показана на рис. 9.3. Она хорошо описывается следующим уравнением [155]:

где коэффициент А для различных топлив составляет:

Вязкость топлив и их смесей может быть найдена по номо­грамме, представленной на рис. 9.4. Линия AF характеризует' вязкостно-температурную зависимость топлива, имеющего зо= 1,3 мм2/м, линия ДС—топлива с 2o=4 мм/с, а линия BE— вязкость смеси указанных топлив, в составе которой доля ком­понента, равна отношению отрезков АВ:АС или ВС: АС.

Исследование динамической вязкости показало, что все топ­лива при охлаждении до температуры начала кристаллизации (этот момент отмечен звездочками на кривых рис. 9.5) харак­теризуются пологой вязкостно-температурной зависимостью. Для некоторых топлив ход кривой не изменяется и после на­чала кристаллизации, а для исследованных образцов топлив

Рис. 9.4. Номограмма для расчета вязко­сти реактивных топлив и их смесей при раз­личной температуре (пояснения в тексте).

ТС-1 и РТ после начала кристалли-заци наблюдается резкое увеличе­ние динамической вязкости [156].

Неодинаковое изменение вязко­сти обусловлено различным углево­дородным составом топлив. На рез­кое возрастание вязкости реактив­ных топлив при охлаждении их ни­же температуры начала кристалли­зации преимущественное влияние оказывают алканы. Установлено, что отдельные образцы топлив при значительном охлаждении характе­ризуются наличием предельного напряжения сдвига то, что яв­ляется основным признаком аномалии вязкости жидкости. За­висимости на рис. 9.6 показывают определяющую роль алканов при переходе ньютоновой жидкости в жидкость с аномальной вязкостью. Абсолютное напряжение сдвига то для смесей алка­нов и цикланов даже несколько выше, чем у исходного топлива. Ароматические углеводороды и цикланы при данной температу­ре не характеризуются наличием предельного напряжения сдвига.

Рис. 9.6. Зависимость напряжения сдвига от градиента скорости для ТС-1 (а) и фр. 120—250 "С (б):

/—исходное топливо (фракция); 2—смесь алканов и цикланов; 3 — цикланы, 4 — смесь цикланов и ароматических углеводородов

Для оценки текучести топлив в стендовых условиях их охлаждают в баке, оборудованном натурными агрегатами, и перекачивают подкачивающим насосом. Предельной темпе­ратурой текучести считают ту температуру, при которой после перекачивания в баке остается около 30% топлива.

Фильтруемость. Бесперебойная подача топлива в двигатели зависит не только от степени его чистоты, которая может быть достигнута за счет отстаивания и многократного филь­трования топлива перед заправ­кой, но и от возможности обра­зования в нем кристаллов льда и углеводородов. Следует отме­тить, что отстаивание достаточно эффективно только по отноше­нию к частицам сравнительно большого размера и в маловяз­ком топливе. Об этом можно су­дить по данным, представленным на рис. 9.7 [60].

Добавление противообледенительных присадок препятствует образованию кристаллов льда и обеспечивает фильтрование топ­лива при более низкой темпера­туре, как это видно из рис. 9.8

Рис. 9.8. Зависимость перепада давле­ния на фетровом фильтре от темпера­туры топлива в присутствии 0,3% этил-целлозольва.

/, 4—топливо Т-1 без присадки и с присад­кой, 2, 5—топливо ТС-1 без присадки и с присадкой; 3, 6 — топливо Т-2 без присадки и с присадкой

[152]. В то же время в эксплуа­тационных условиях невозможно каким-либо образом предупре­дить кристаллизацию углеводо­родов в случае охлаждения топ­лива до соответствующей темпе­ратуры и, следовательно, нарушение работы фильтров по этой причине. Момент появления в топливе кристаллов углеводоро­дов в отечественной и зарубежной практике фиксируется по-разному. Отечественными стандартами предусматривается опре­деление температуры начала кристаллизации (<н.кр), т. е. по­явления кристаллов, видимых невооруженным глазом, а в зару­бежных спецификациях—температуру, при которой эти кри­сталлы в результате некоторого нагрева топлива исчезают, пла­вятся (tпл). Обычно tпл на 2—3°С выше, чем tн кр. Значения температур tпл, tнкр и застывания (tзаст) топлив характеризуют данные табл. 9.4 [137, 157].

Характеристики

Список файлов книги