Химмотология ракетных и реактивных топлив (1043407), страница 40

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

Текст из файла (страница 40)

Этот эффект определяется, в первую очередь, строением функциональной группы, а структура углеводородного радикала оказывает меньшее влияние. Гидроочищенные топлива без при­садок, а также смесевые топлива с содержанием гидроочищен-ного компонента >50% при одинаковой кислотности имеют, как правило, худшие противоизносные свойства по сравнению спря-могонными топливами (рис. 9.21) [208]. Противоизносные свой­ства прямогонных реактивных топлив с одинаковой кислот­ностью тем хуже, чем больше в их составе меркаптанов [207]. Гидроочищенные топлива, кислотность которых повышена за ' счет нефтяных кислот, обладают несколько лучшими противоиз-носными свойствами, чем прямогонные топлива с соответствую­щим уровнем кислотности. При добавлении нефтяных кислот (^0,002%) противоизносные свойства топлив, полученных разными процессами, становятся почти одинаковыми (рис. 9.22).

Удаление кислорода, растворенного в топливе, позволяет снизить износ пар трения [209]. Результаты оценки противоиз­носных свойств ранее вырабатываемого гидроочищенного топли-

Рис. 9.21. Зависимость противоизносных свойств реактивных топлив от их кислотности:

+—гндроочищенные без присадок; О—смесевые, Х—прямогонные, • — гидроочищен-ньге с противоизносной присадкой

Рис. 9.22. Зависимость противоизносных свойств топлива типа ТС-1 от кон­центрации добавленных нефтяных кислот:

/ — прямогонное; 2 — гидроочищенное; 3 — очищенное на силикагеле

ва ТС-1, которое называли топливом Т-7, на стенде ВНИИ НП приведены в табл. 9.12 [209]. Концентрация кислорода в топли­ве может быть снижена не только продувкой инертным газом, но и в результате расхода на окисление молекул топлива. Оцен­ка противоизносных свойств топлив при разной температуре по­казала, что по мере повышения температуры износ вначале воз­растает, что обусловлено снижением вязкости. Затем увеличение износа замедляется, и, достигнув некоторого максимума, износ начинает уменьшаться.

Добавление в топливо ионола замедляет этот процесс и сдви­гает точку максимума по температуре на 5—10 °С, а по величине на 4—8 единиц (рис. 9.23) [210]. Это указывает на необходи­мость избегать нежелательного температурного режима топлива при разработке топливных систем летательных аппаратов.

Введение противоизносной присадки в гидроочищенных топ-ливах, прекращение «защелачивания» топлива ТС-1 [211], при-

Рис. 9.23. Зависимость противоизносных свойств топлив, содержащих 0,0&3% ионо-ла (----), и без присадки (—) от тем­пературы:

1—ТС-1 гидроочищенвое; 2—Т-8В; З—ТС-1 пря-могонное; 4—Т-6; 5—РТ

менение более износостойких мате­риалов и изменение конструкции уз­ла трения насоса-регулятора—все эти меры позволили решить про­блему противоизносных свойств ре­активных топлив всех марок. Неко­торые ограничения по ресурсу топ­ливной аппаратуры могут быть только для топлива Т-2. Однако по

уровню противоизносных свойств различные образцы топлива Т-2 значительно различаются. Исключение «защелачивания» или добавление нафтеновых кислот делает это топливо равноценным по противоизносным свойствам топливу ТС-1:

С целью увеличения эффективности работы фильтров-сепа­раторов в зарубежной практике предпринимались попытки огра­ничить содержание ПАВ в топливе. Для этого в 1965 г. мини­мальное значение индекса сепарации (показатель, характери­зующий эффективность отделения воды от топлива) было увели­чено с 55 до 85 единиц и запрещено применение ингибиторов коррозии (которые одновременно являются противоизносными присадками). После этого стали наблюдаться отказы авиацион­ной техники из-за низких противоизносных свойств топлива. Проблема общими конструктивными мероприятиями полностью не была решена в течение 10 лет, и в 1975 г. минимальное зна­чение индекса сепарации для топлива JP-4 было установлено 70 единиц, одновременно предусмотрено обязательное введение в топливо ингибитора коррозии, предупреждающего износ и заклинивание пар трения. В зарубежной практике в этих целях используют присадку Hitec E 515 (Сантолен С). Указанная при­садка при высоких температурах отрицательно влияет на склон­ность топлива к образованию отложений. В связи с этим за ру­бежом ведутся исследования по подбору противоизносной при­садки, не ухудшающей других эксплуатационных свойств топлив и достаточно дешевой [160].

9.8. ОХЛАЖДАЮЩИЕ СВОЙСТВА

Охлаждающие свойства реактивных топлив особенно важны при применении их в сверхзвуковых самолетах. Во время полета та­кого самолета со скоростью, соответствующей 2,2 М, температу­ра наружного воздуха, отбираемого для охлаждения, равна 150 °С. Таким образом, аэродинамический нагрев не только по­вышает температуру обшивки самолета и топлива, находящего­ся в его баках, но и уменьшает возможности использования воз­духа для охлаждения, особенно в устройствах и системах, тре­бующих охлаждения ниже 200 °С. К ним относится, например, система кондиционирования воздуха, системы охлаждения элек­тронного оборудования и гидравлических приводов.

Применение в этих случаях охлаждающих жидкостей неже­лательно из-за увеличения массы летательного аппарата, поэто­му стремятся использовать в качестве поглотителя тепла топли­во—единственный теплопоглотитель с большой емкостью на борту сверхзвукового самолета. Тепло от бортовых систем само­лета в топливо отводится через радиаторы-теплообменники, ус­танавливаемые обычно,на магистрали, соединяющей расходный бак с двигателем, а в ряде случаев — и непосредственно в рас­ходном баке. Последнее менее желательно, так как в застойных зонах радиатора могут накапливаться отложения, образующие­ся в результате термоокислительных превращений топлива и коррозии металлов. Количество тепла, отводимого топливом, ограничивается-максимальной температурой топлива в расход­ном баке и максимально допустимой температурой топлива на входе в двигатель. Последняя зависит от конструкции двигате­ля, склонности топлива к образованию отложений или режима работы форсунок.

Система охлаждения сверхзвукового бомбардировщика ХВ-70 при максимальной температуре в расходном баке 115°С и до­пустимой температуре топлива на входе в двигатели 150 °С на крейсерском режиме полета обеспечивает отвод в топливо 525 Дж/с [127]. Так как на режиме снижения расход топлива мал, то для отвода тепла дополнительно используется вода; она подается для испарения в отдельные контуры теплообменников.

Для увеличения теплоотдачи в топливо на сверхзвуковых са­молетах предусматривают меры по снижению максимальной температуры топлива в расходных баках за счет рационального порядка выработки топлива из других баков, улучшения тепло­вой изоляции баков, а также меры по увеличению максимально допустимой температуры топлива на входе в двигатель. Изуча­ются даже возможности охлаждения заправляемого в самолет топлива или повышения его удельной теплоемкости.

Теплопроводность и теплоемкость. Количество отводимого тепла и нагрев топлива в радиаторах зависят главным образом от его теплоемкости, которая в свою очередь является функцией плотности топлива и его температуры. С увеличением плотности

нефтепродуктов их теплоемкость уменьшается, а с ростом темпе­ратуры—возрастает. Экспериментальные данные Грозненского нефтяного института по изобарной удельной теплоемкости реак­тивных топлив приведены в табл. 9.13.

Коэффициент теплопроводности при одной и той же темпе­ратуре для всех реактивных топлив приблизительно одинаков и находится в пределах 0,1125—0,1150 Вт/(м*К), а с повышением температуры уменьшается приблизительно на 0,00015— 0,0002 Вт/(м-К). Основные мероприятия по улучшению охлаж­дающих свойств топлив сводятся к предупреждению их окисле­ния и образования отложений, улучшения совместимости с теп-лопередающими материалами. Охлаждающие свойства оценива­ют при разработке новых образцов топлив и в дальнейшем при их производстве и применении их не контролируют.

9.9. ТОКСИЧНОСТЬ

Возможность поражения людей и загрязнения окружающей среды. Токсичность топлив характеризуется способностью вызы­вать нарушения жизнедеятельности живых организмов. Уровень токсичности определяет необходимые меры защиты людей и окружающей среды от вредного воздействия как продуктов сго­рания, так и самих топлив при их производстве, транспортиро­вании, хранении и применении. Реактивные топлива и их пары могут проникать в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки и глаза. Чаще всего в организм человека через дыхательные пути попадают пары топлив, содержащих легкокипящие фракции, например топлива Т-2. Через желудочно-кишечный тракт топливо в не­больших количествах может попасть вместе с пищей, водой или при случайном приеме внутрь. Углеводороды, входящие в состав топлива, хорошо растворяют жиры и жироподобные вещества, покрывающие кожу, сами хорошо растворяются в них и поэто­му, если не соблюдать мер предосторожности, могут легко про­никнуть в организм через кожные покровы.

В зависимости от количества топлива, поступившего в орга­низм, и длительности воздействия может наблюдаться острое или хроническое отравление. Острое отравление возможно толь­

ко при одновременном попадании в организм большого количе­ства реактивного топлива. Хроническое отравление развивается в результате систематического воздействия недопустимых доз токсического вещества; для реактивных топлив оно малохарак­терно. Такого типа поражения могут быть местными, например в виде экземы. Общие поражения характеризуются нарушениями нормальной деятельности нервной системы; например алканы, составляющие основу большинства реактивных топлив, облада­ют наркотическим воздействием на человека. Степень и харак­тер поражения определяются уровнем токсичности топлив, их концентрацией (иногда степенью .дисперсности), временем пре­бывания в зараженной атмосфере; путями проникновения топ­лив в организм, температурой окружающей среды, а также со­стоянием и физиологическими особенностями людей. .

Предельно допустимая концентрация. Главным фактором, который определяет степень поражения, является предельно допустимая концентрация (ПДК). Для реактивных топлив в рабочей зоне она равна ЗООмг/м3а вводе водоемов—10мг/м³. Увеличение содержания циклических соединений, в том числе аро­матических, несколько повышает токсичность топлив. Токсичность продуктов сгорания углеводородных топлив зависит от органи­зации рабочего процесса. Как правило, продукты сгорания реак­тивных топлив в авиационных газотурбинных двигателях в мень­шей степени загрязняют атмосферный воздух по сравнению с продуктами сгорания бензинов и дизельных топлив, применяе­мых в поршневых двигателях. Авиационный ГТД характеризу­ется повышенным дымлением только на режимах взлета и по­садки, когда практически невозможно обеспечить благоприятные условия сгорания.

Мероприятия по технике безопасности при обращении с ре­активными топливами обязательно излагаются в нормативно-технической документации на топлива (основные положения этих мероприятий приведены в гл. 12).

Глава 10

ЗАРУБЕЖНЫЕ РЕАКТИВНЫЕ ТОПЛИВА

В международной практике при классификации и индексации реактивных топлив используют показатели испаряемости—до­минирующий признак, а также воспламеняемости (температуру вспышки в закрытом тигле) и прокачиваемости (температуру кристаллизации). Значения пределов выкипания использованы в так называемом «руководящем материале» (Guidance Mate­rial) международной организации воздушного транспорта (In­ternational Air Transport Association—IATA) при присвоении реактивным топливам международных обозначений, а также в

спецификациях США (ASTM—американского общества испы­таний материалов), Англии (DERD) и «контрольного перечня» («Check List»), обязательного для компаний, поставляющих топ­ливо в аэропорты через объединенные системы (Jointly Opera­ted Systems).

10.1. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ П МАРКИ ЗАРУБЕЖНЫХ ТОПЛИВ

Основному по объему производства реактивному топливу для гражданской авиации, выкипающему в пределах га 150—300 °С, присвоено обозначение AVTUR (Aviation Turbine Fuel — авиа­ционное газотурбинное топливо). Топливо, в состав которого на­ряду с керосиновой фракцией входит бензиновая фракция, имею­щее пределы выкипания от ~50 до 280 °С, обозначается AVTAG (G—gasoline, бензин). Топливо более узкого состава по отношению к AVTUR, выкипающее в пределах от ж 180 до 300 °С, называется AVCAT (cut—резать, урезать).

Характеристики

Список файлов книги