Автореферат (1172994), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Добавка N-метиланилина к изооктану не позволяетподнять значение ОЧМ выше 100 ед. (рисунок 5).171012Изооктан199Смесь "95"2ОЧМ971Смесь "90"1952931 - N-метиланилин2 - м-толуидин918900,511,52Содержание добавки, % мас.2,53Рисунок 5 – Влияние добавок N-метиланилина и м-толуидина на значения ОЧМэталонных смесей изооктана и н-гептанаАнтидетонационный эффект аминов объясняется подвижностью атомаводорода в аминогруппе, который, отрываясь от атома азота, превращается врадикал Н•, обрывающий цепные реакции окисления (детонации).
Более высокаяантидетонационная эффективность м-толуидина по сравнению с N-метиланилиномможет объясняться наличием второго атома водорода в аминогруппе. Для егоотрыва, и, следовательно, увеличения концентрации радикалов Н•, создаютсяусловия при преддетонационном режиме сгорания именно высокооктановыхсмесей, из-за более высоких температур, по сравнению с условиями такогосгорания низкооктановых смесей.Также, различие в антидетонационной эффективности м-толуидина и Nметиланилина может объясняться их различной поверхностной активностью.Например, при добавлении 0,1% мас.
м-толуидина, поверхностное натяжениеэталонного изооктана на границе с водой снижается с 53,7 мН/м до 34,4 мН/м вотличие от N-метиланилина, который снижает поверхностное натяжение только до45,3 мН/м. Различие поверхностной активности указанных добавок можетприводить к различию размеров частиц дисперсной фазы аэрозоля, в состояниикоторого топливо частично находится в камере сгорания перед воспламенением.Меньший размер дисперсной фазы способствует образованию более однороднойсмеси и меньшей детонации, следовательно, более высокому значению ОЧМ.В рамках изучения антидетонационных свойств базовых смесейнеэтилированного авиабензина со значением ОЧМ более 100 выявлена18экстремальная зависимость значения ОЧМ от содержания толуола в смеси сизооктаном с минимумом в районе концентраций толуола около 20-30%.Подобный характер зависимости ОЧМ смеси от содержания толуола, повидимому, объясняется высокой плотностью и объемной теплотой сгораниятолуола (рисунок 6).
В начале воспламенения определенного объема порциитопливовоздушной смеси в камере сгорания, смесь содержащая толуол, начинаетсгорать с выделением большего количества тепла, чем чистый изооктан. Учитывая,что детонационная стойкость изооктана ниже, чем толуола, в смеси создаютсяусловия для детонации изооктана, находящегося перед фронтом распространенияпламени, поскольку он подвергается воздействию давления и тепловой радиациибольшей интенсивности, чем при сгорании чистого изооктана. При дальнейшемувеличении содержания толуола в смеси, данный эффект нивелируется за счет егобольшей детонационной стойкости.3610235Qн МДж/л103ОЧМ101100993433323198020406080Содержание толуола, % мас.10030020406080Содержание толуола, % мас.100(а)(б)Рисунок 6 – Влияние толуола в смеси с изооктаном на ОЧМ (а) и объемнуютеплоту сгорания (б)Установленные закономерности будут использованы при проведениидальнейших исследований по разработке марок неэтилированного авиабензина сОЧМ выше 100.Исследована сортность образцов неэтилированного авиабензина Б-92/115.
Входе исследований установлено, что значение максимального индикаторногодавления, а следовательно, и максимальной мощности, снимаемой с двигателястенда CFR F-4 при работе на бензине Б-92/115, находится в области более богатыхсмесей, по сравнению с эталонными этилированными топливами. Показано, чтопри обогащении смеси сверх стандартных значений, при сгорании исследуемогоавиабензина марки Б-92/115, с двигателя стенда CFR F-4 возможно снятие ещебольшей мощности без появления детонации, чем при сгорании эталонных19этилированных смесей.
Подобный эффект влияния степени обогащения смеси надетонационную стойкость в рассматриваемых условиях можно объяснить,рассмотрев механизмы антидетонационного действия ТЭС и N-метиланилина.Сейчас общепринятым считается следующий механизм действия ТЭС: привысоких температурах, развивающихся в камере сгорания при работе наэтилированном бензине, ТЭС полностью разлагается на металлический свинец иэтильный радикал:(1)Pb(C2H5)4 ® Pb + 4C2H5•образующийся свинец окисляется с образованием двуокиси свинца:(2)Pb + O2 ® PbO2которая вступает в реакцию с перекисями, разрушая их:(3)R – CH2 – OOH + PbO2 ® R – COH + PbO + H2O + ½ O2При взаимодействии с кислородом воздуха окись свинца PbO окисляется вдвуокись свинца PbO2, способную реагировать с новой молекулой перекиси.
Такимобразом, свинец, реагируя с перекисями, тормозит реакции окисленияуглеводородного топлива, вследствие чего детонация в двигателе уменьшается иливовсе прекращается.Механизм действия ароматических аминов, как было сказано выше,заключается в обрыве процесса радикального окисления углеводородов топливарадикалами Н•, донорами которых являются молекулы ароматических аминов.Исходя из приведенных механизмов можно предположить, что наиболеевыраженный антидетонационный эффект ТЭС должен проявляться при большемколичестве кислорода в реакционной смеси, в сравнении с ароматическимиаминами.
Поэтому максимальная мощность на режимах начальной детонации, приработе двигателя на этилированном бензине, достигается при более бедных смесях(с большим количеством воздуха), чем максимальная мощность при работе набензине с N-метиланилином.Другое возможное объяснение большей детонационной стойкости на богатойсмеси при работе на неэтилированном авиабензине по сравнению с этилированнымзаключается, как и в случае объяснения различий м-толуидина и N-метиланилина,разницей в поверхностной активности присадок. N-метиланилин в отличие от ТЭСпроявляет выраженную поверхностную активность. Например, при добавлении0,1% мас.
N-метиланилина поверхностное натяжение эталонного изооктана награнице с водой снижается с 53,7 мН/м до 45,3 мН/м, в отличие от ТЭС, которыйне влияет на изменение данного показателя.Таким образом, показано, что бездетонационная работа авиадвигателей навзлетных режимах, при замене этилированного авиабензина с сортностью не менее200,41098765432101324Оптическая плотностьПотенциальные смолы, мг/100 мл115 ед.
на неэтилированный авиабензин Б-92/115, возможна без коррекциисоотношения топливо:воздух, что подтверждено результатами испытаний(таблица 4). Однако, целесообразным является исследование возможностиэксплуатации авиадвигателей на данной марке авиабензина на более богатыхсмесях, при которых возможно достижение большей мощности прибездетонационной работе.Исследована химическая стабильность в течение трех лет хранениялабораторных образцов неэтилированного авиабензина Б-92/115. Установленозначительное влияние дневного света и антиокислительной присадки на кинетикунакопления фактических (непромытых) смол (рисунок 7).0,350,320,250,20,1510,153 4 60,050004812 16 20 24 28 32 36Месяцы1-на свету, без агидола; 2-на свету,с агидолом;3-в темноте, без агидола; 4-в темноте, с агидолом.10203040Месяцы1-на свету, без агидола; 2-на свету, с агидолом;3-в темноте, без агидола; 4-в темноте,с агидолом; 5-на свету, с агидолом и ТЭТА;6-базовый бензин.(б)(а)Рисунок 7 – Влияние дневного света и антиокислительной присадки на кинетикунакопления потенциальных смол (а) и потемнение (б) образцов неэтилированногоавиабензина Б-92/115, содержащих N-метиланилинПоказано выраженное влияние антиокислительной присадки Агидол-1 накинетику накопления потенциального остатка при хранении авиабензина Б-92/115на свету и практически отсутствие такого влияния при хранении без доступа света.Установлено, что введение антиокислительной присадки Агидол-1 в авиабензин Б92/115 обеспечивает соответствие всех показателей требованиям СТО 00148725010-2015 в течение гарантийного срока хранения (2 года), а в случае ее отсутствия,авиабензин Б-92/115 соответствует показателям указанного СТО при хранениименее двух лет.Исследовано изменение цвета образцов авиабензина Б-92/115 в течение трехлет хранения.
Установлено сильное влияние света на потемнение образцов.Установлено, что наличие антиокислительной присадки Агидол-1 ускоряетпотемнение образцов, содержащих N-метиланилин в первые полгода хранения на21свету, причем, в случае использования N-метиланилина, содержащегостабилизатор цвета триэтилентетрамин (ТЭТА), скорость потемнения в первыеполгода хранения не изменяется, но снижается в дальнейшем. Таким образом,установлено положительное действие стабилизатора цвета на сохранение цветаавиабензина марки Б-92/115, содержащего N-метиланилин.Оценка концентрации фактических и потенциальных смол в образцах,отобранных из опытно-промышленной партии авиабензина Б-92/115, хранящейсяв реальных условиях в течение двух лет, показала отсутствие существенногонакопления смолистых продуктов окисления компонентов топлива и измененияцвета.В пятой главе представлены практические результаты работы.
На базеисследований, описанных в настоящей работе, разработаны нормативныедокументы и технологии для организации промышленного производствамалоэтилированного авиабензина Avgas 100LL в ООО «КПБ ВЗЛЕТ», а также дляопытно-промышленного выпуска неэтилированного авиационного бензина Б92/115 в АО «Газпромнефть-ОНПЗ».ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Установлено, что замена традиционно применяющегося пентан-гексановогоизомеризата на отдельные узкие фракции богатые изопарафинами С6 и С7+позволяют вовлекать в рецептуру авиабензина Avgas 100LL широкую фракциюалкилата сернокислотного алкилирования, со значением температуры концакипения до 195 °С, соблюдая нормы по показателям качества, установленныенормативными документами. На основе данных исследований разработанатопливная композиция малоэтилированного авиабензина Avgas 100LL.2.
Разработанытехническиетребованиякмаркеотечественногонеэтилированного авиабензина Б-92/115 и его топливные композиции.3. Установлено, что благодаря различиям в механизмах действия ТЭС иароматических аминов, при работе двигателя на неэтилированном авиабензине,содержащем N-метиланилин, возможно развитие большей мощности, чем приработе на этилированном авиабензине, при условии более богатой смеси.4. Показано, что зависимость ОЧМ смеси изооктан-толуол от содержания толуоланосит экстремальный характер с минимумом при концентрации толуола 20% мас.,благодаря его высокой объемной теплоте сгорания.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
