/
Text
Сппавочник
Н.Ф.ДУБОВКИН
В. Г МАЛАШ ЛЕВА
ЮП. МАССУР
ЕПФЕДОРОВ
физико-
химические
U
эксплуатационные
свойства
реактивных
топлив
Согласовано с ГССД
МОСКВА «ХИМИЯ»
1985
6 П 7.43
Ф 503
УДК (665.753.004.12+665.743.3.004.12) (03!)
Физико-химические и эксплуатационные свойства
реактивных топлив: Справочник/Дубовкин Н. Ф., Ма-
ланичева В. Г., Массур Ю. П., Федоров Е. П. — М.:
Химия, 1985, — 240 с., ил.
В справочнике даны химический состав, показатели термо-
стабильности и горения, противоизносные и эксплуатационные
характеристики; приведены нормативные документы, регламенти-
рующие требования к топливам и методам их испытания.
Справочник предназначен для инженерно-технических работ-
ников институтов и предприятий, связанных с созданием и ис-
пользованием реактивных топлив, а также с испытанием и эксплу-
атацией авиационной техники. Он может быть полезен препо-
давателям, аспирантам и студентам соответствующих вузов.
240 с., 130 табл., 153 рис., 211 литературных ссылок.
Рецензент: доктор технических наук, профессор
Б. А. Энглин.
2803020100-080
Ф 050(01)-85 80-83
© Издательство «Химия», 1985 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
5
Условные обозначения
Глава 1. Физико-химический состав
1.1. Фракционный состав
1.2. Элементный и групповой углеводородный составы
1.3. Гетероатомные соединения
1.4. Механические примеси
1.5. Растворенная и свободная вода
1.6. Растворенные газы
1.7. Микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности в топливах
9
9
13
19
22
27
31
Глава 2. Физические свойства
2.1. Плотность и термические коэффициенты 33
2.2. Давление насыщенных паров 49
2.3. Вязкость • 52
2.4. Теплопроводность 59
2.5. Коэффициент диффузии 65
2.6. Поверхностное натяжение 68
2.7. Акустические свойства 71
2.8. Электрические свойства 75
Глава 3. Теплотехнические характеристики
3.1. Теплота сгорания. Энергоемкость 92
3.2. Теплопроизводительность 95
3.3. Теплота испарения 95
3.4. Теплоемкость 97
3.5. Показатель адиабаты. Газовая постоянная. 108
3.6. Энтальпия 109
3.7. Хладоресурс 111
Глава 4. Характеристики процесса горения
4.1. Стехиометрический коэффициент 113
4.2. Состав продуктов сгорания 115
4.3. Температура продуктов сгорания 119
4.4. Нормальная скорость распространения пламени 128
4.5. Концентрационные пределы распространения пламени 130
4.6. Энергия воспламенения • 133
4.7. Температурные пределы образования горючих смесей 135
4.8. Температура и период задержки самовоспламенения 138
4.9. Дымление и излучение 143
4.10. Нагар 149
3
Глава 5. Эксплуатационные свойства
5.1. Термоокислительная стабильность
5.2. Противоизиосные свойства
5.3. Совместимость с конструкционными материалами, резинотехниче-
скими изделиями и герметиками
5.4. Коррозионная агрессивность продуктов сгорания
5.5. Токсикологические свойства реактивных топлив и правила обраще-
ния с ними
156
165
176
178
183
Глава 6. Требования к топливам и контроль их качества.
Порядок допуска топлив к применению в эксплуатации
6.1. Характеристика отечественных реактивных топлив и их показатели
качества по ГОСТ 185
6.2. Характеристика зарубежных реактивных топлив и их показатели
качества по спецификациям 187
6.3. Присадки к топливам 196
6.4. Комплекс квалификационных методов испытаний реактивных топлив .202
6.5. Порядок контроля качества, хранения и применения топлив на авиа-
ционной технике 212
6.6. Взаимозаменяемость отечественных и зарубежных топлив 214
Литература 217
Приложения 224
1. Стандартная атмосфера (ГОСТ 4401—81) 224
2. Изобарный коэффициент расширения at реактивных топлив в зависи-
мости от температуры 226
3. Плотность р, кинематическая вязкость v и изобарный коэффициент
расширения at некоторых зарубежных топлив в зависимости от темпе-
ратуры 226
4. Характеристики климатических зон СССР (ГОСТ 16350—70) 227
5. Физические величины в единицах СИ и их соотношение с другими
единицами 228
6. Соотношение между единицами давления 229
7. Некоторые физические постоянные 229
Предметный указатель 230
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие авиационной техники в направлении увеличения ско-
ростей и высот полета летательных аппаратов, улучшения эконо-
мичности, весовых характеристик, надежности и ресурса их си-
ловых установок выдвигает высокие требования к качеству ре-
активных топлив и авиационной техники. Подавляющее боль-
шинство авиационной техники — самолетов и вертолетов — осна-
щено газотурбинными двигателями, которые работают на
реактивных топливах. Они представляют собой дистиллятные
фракции нефти, выкипающие с учетом топлив различных марок
в пределах 60—320 °C. Характерной особенностью применения
топлив в авиационной технике являются повышенные требова-
ния к безотказности ее работы. Это предопределяет требования
к качеству реактивных топлив, а также необходимость всесто-
ронней информации об их свойствах.
В последние годы появились новые сырьевые источники и
технологические способы переработки нефти. Это привело к из-
менению физико-химических и эксплуатационных свойств стан-
дартных топлив для авиационной техники. К настоящему вре-
мени накоплены новые экспериментальные и расчетные данные
об их свойствах (например, противоизносных, электрических,
характеристиках горения, термостабильности и т. п.), получены
также новые материалы по изменению этих свойств в зависимо-
сти от различных факторов.
Вместе с тем в настоящее время отсутствует систематизиро-
ванный справочник по современным реактивным топливам.
В книгах по горюче-смазочным материалам и силовым установ-
кам сведения о физико-химических свойствах топлив даются,
как правило, с целью иллюстрации общих положений. В связи
с этим опубликованные данные часто не согласуются между со-
бой. Отмеченные обстоятельства и факты определили необходи-
мость издания справочника, содержащего необходимую для раз-
работчиков авиационной техники и эксплуатирующих организа-
ций информацию по качеству современных реактивных топлив.
В справочнике не только систематизированы эксперимен-
тальные и расчетные данные по свойствам реактивных топлив,
но значительное внимание уделено анализу основных закономер-
ностей изменения важнейших характеристик в зависимости от
химического состава топлива, температуры, давления и других
параметров. При этом авторы стремились приблизиться к кон-
кретным задачам инженерной практики.
Справочник состоит из шести глав. В первой приведены об-
щие сведения о физико-химическом составе реактивных топлив,
во второй — общие физические свойства, в третьей рассмотрены
теплотехнические характеристики топлив, в четвертой — харак-
теристики процесса горения, в пятой — эксплуатационные свой-
ства и в шестой изложены требования к качеству топлив, конт-
роль и порядок их применения. Такое деление материала в изве-
5
стной мере условно и дано для удобства изложения и использо-
вания.
При подборе расчетных формул отдавалось предпочтение
тем, которые составлены исходя из физических представлений о
процессе или свойстве. Когда такой возможности не было, ав-
торы выбирали наиболее простые формулы. Эмпирические ко-
эффициенты в формулах в большинстве случаев проверены ав-
торами и приняты те их значения, при которых расчетные ве-
личины коррелируют с экспериментальными данными.
Особое внимание уделено подбору графического материала.
Это обусловлено тем, что многие данные еще не могут быть
представлены в аналитической форме. Кроме того, графическое
представление позволяет избежать грубых ошибок при выборе
величины характеристики как при наличии экспериментальных
данных, так и особенно при их отсутствии.
В литературе часто не имеется указаний о погрешности и
области применения предлагаемых расчетных формул. Для ус-
транения этого недостатка в справочнике дано, как правило,
графическое сравнение расчетных величин с экспериментальны-
ми. Таким образом, исходя из необходимой точности расчета,
можно решить, какие формулы и в каком интервале изменения
параметра можно использовать.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензенту док-
тору технических наук профессору Б. А. Энглину за большую
творческую помощь в подготовке окончательной редакции спра-
вочника, весьма признательны кандидату химических наук
Г. И. Ковалеву и ведущему конструктору О. Г. Пустыреву, сде-
лавшим ряд ценных замечаний при просмотре рукописи, а так-
же благодарны А. А. Гецевич, Т. К- Мудрецовой и Т. Н. Куба-
ховой за помощь при подготовке рукописи к печати. Авторский
коллектив будет признателен всем за критические замечания и
пожелания.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Д — дымность продуктов сгорания, %
Д. И. — дизельный индекс
Л. Ч. — люминометрическое число
а — скорость звука, м/с
С — содержание (концентрация) вещества, % (об.)
Св—содержание (концентрация) топлива на верхнем пределе
распространения пламени, % (об.)
Ся —содержание (концентрация) топлива на нижнем пределе
распространения пламени, % (об.)
Ср —истинная изобарная теплоемкость, кДж/(кг-К)
Cv —истинная изохорная теплоемкость, кДж/(кг-К)
D —коэффициент диффузии пара (газа) в воздух, м2/с
d — диаметр пятна износа, мм
Е —энергия активации, кДж/кмоль; поверхностная плотность
излучения, кВт/м2
G — расход, кг/ч (кг/с)
g — массовая доля; износ по массе
gc — масса нагара, г
£*н,о—максимальная растворимость воды в заданных условиях,
% (масс.)
Ян.о —масса нерастворимого осадка, мг/100 мл топлива
Н —энтальпия, Дж/кг (кДж/кг); высота полета, м
Яисп — теплота испарения, Дж/кг
Нд — теплопроизводительность горючей смеси, Дж/кг
Д//х — хладоресурс, Дж/кг (кДж/кг)
I — топливный индекс, м3/кг
йпл — высота некоптящего пламени, мм
ДЯ — приращение энтальпии, кДж/кг
k — показатель адиабаты
Кп — обобщенный показатель противоизиосных свойств
Z-м — мольный стехиометрический коэффициент избытка воздуха,
моль окислителя/моль топлива
До — стехиометрический коэффициент, кг окислителя/кг топлива
М — молекулярная масса
т — число атомов водорода в молекуле углеводорода (в приве-
денной формуле топлива)
п — число атомов углерода в молекуле углеводорода (в приве-
— денной формуле топлива)
Пп — коэффициент преломления
Р —давление, Па (МПа)
Pi — парциальное давление компонента i, Па
Ркр — критическое давление, Па (МПа)
Ря — мольная поляризация, кг/кмоль
Рпр=Р!РКр —приведенное давление
Q заряд, Кл; энергия воспламенения, мДж
QB —теплота сгорания топлива (углеводорода) высшая, кДж/кг
Qa —теплота сгорания топлива (углеводорода) низшая, кДж/кг
Qv —объемная теплота сгорания (энергоемкость), кДж/л
q — плотность заряда, мкКл/м3
R —универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль-К)
Re —число Рейнольдса
Ro —удельная газовая постоянная, кДж/(кг-К)
г; — мольная (объемная) доля компонента i
Т —температура, К
Гкр —критическая температура, К
Гпр=7’/Гкр —приведенная температура
t — температура, °C
7
4в — анилиновая точка, °C
Гвсп —температура вспышки, °C
— жаропроизводительность, °C
t* — калориметрическая температура, °C
tn —температура самовоспламенения, °C
/ем — температура смеси, °C
ts —среднемассовая температура кипения при атмосферном
давлении, °C
/т —теоретическая температура продуктов сгорания, °C
tg б _ тангенс угла диэлектрических потерь
(/п — нормальная скорость распространения пламени, м/с
(/*н — максимальная нормальная скорость распространения пла-
мени, м/с
V — объем, м3; объемный расход, м3/с
Ккр .— критический объем, м3
w — скорость потока, м/с
Zh — фактор сжимаемости
2кР — критический фактор сжимаемости
— коэффициент избытка воздуха (окислителя)
'—изохорный коэффициент расширения, К-1
Р —средняя температурная поправка плотности, кг/(м3-К)
Рр —изотермический коэффициент сжимаемости, Па-1
Y — изохорный коэффициент давления, К-1
д —износ сфер плунжеров (шаров), мм
б —расстояние между электродами, мм
е —относительная диэлектрическая проницаемость
еп — степень черноты пламени
во — абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума,
Кл-Н-‘-м-2
т]т — коэффициент полноты сгорания
п ^кр
t) —приведенная температура, равная j. __273
х —электрическая проводимость, См (пСм); удельная электри-
ческая проводимость, См/м (пСм/м)
Л —коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К)
И —коэффициент динамической вязкости, Па-с
v — коэффициент кинематической вязкости, м2/с
р — плотность, кг/м3
рКр — плотность вещества в критическом состоянии, кг/м3 ’
Рпр=р/Ркр —приведенная плотность
а — поверхностное натяжение, Н/м
т — время, с, мин, ч
Тсв —период задержки самовоспламенения, с
Фн —нагарный фактор, %
ф — относительная влажность воздуха
фо2 —концентрация кислорода в окислителе, % (об.)
<в — фактор ацентричности
Глава 1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
1.1. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ
фракционный состав топлива характеризует содержание в нем
фракций, выкипающих в определенных температурных преде-
лах. Его выражают в % (об.) и определяют по ГОСТ 2177—82.
По таким показателям фракционного состава, как темпера-
тура начала перегонки и температура выкипания 10% (об.)
оценивают испаряемость топлива и связанные с ней пожаро-
опасность, пусковые свойства топлива, склонность к образова-
нию паровых пробок в топливной системе, возникновение кави-
тации в насосах. Чем ниже указанные температуры, тем выше
опасность нарушения работы топливной системы и больше по-
тери топлива от испарения.
Температура выкипания 50% (об.) определяет испаряемость
средних фракций топлива и в сочетании с прочими температу-
рами кривой разгонки характеризует стабильность состава раз-
личных партий одного сорта топлива.
Температуры выкипания 90 и 98% (об.) характеризуют со-
держание в топливе высокомолекулярных углеводородов. Чем
выше эти температуры, тем труднее достигается высокая полно-
та сгорания топлива, отсутствие дымления и нагарообразования
в камере.
Кривые фракционного состава современных реактивных топ-
лив в сравнении со стандартными показателями приведены на
рис. 1.1. Температура жидкой фазы при разгонке топлива суще-
ственно выше температуры паровой фазы, и различие между
ними зависит от отношения объемов, занимаемых жидкой и па-
ровой фазами. Сравнительные их значения для различных топ-
лив приведены в табл. 1.1. При понижении давления в надтоп-
ливном пространстве закономерно снижаются и температуры
выкипания топливных фракций (рис. 1.2), соответственно этому
возрастает испаряемость топлива.
1.2. ЭЛЕМЕНТНЫЙ И ГРУППОВОЙ
УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВЫ
Реактивные топлива более чем на 98% (об.) состоят из пара-
финовых, нафтеновых и ароматических углеводородов. В связи
с этим основными химическими элементами топлив являются
углерод и водород.
Углеводородный состав топлив зависит от природы перера-
батываемой нефти и применяемых в технологии переработки
нефтехимических процессов. Обобщенные данные углеводород-
9
о
Рис. 1.1. Фракционный
состав топлив:
1 — кривые по ГОСТ; 2 —
товарные образцы (интерва-
лы); A^Vi/Vq, где Vi —
объем топлива, испаренного
до температуры t (°C), Vo —
исходный объем топлива,
равный 100 см3.
100 200 200 ZSQt/C-
, „а 1.1. Температура жидкой и паровой фаз при разгонке топлив (по данным М. Е. Тарарышкина)
——— (Фаза Температура при разном отношении Ип/Тж*. °C
«0 0,10 0,40 0,50 0,90 0,98
Топливо Т-1
Жидкость Пар 181 160 210 192 222 205 271 259 310 284
Топливо ТС-1
Жидкость Пар 164 147 184 172 190 1 179 | 229 1 219 274 | 250
Топливо Т-2
Жидкость I 120 I 148 I 181 I 190 I 232 | 280
Пар | 64 | 116 | 168 1 180 | 225 I 245
* ^ж н —объемы жидкой и паровой фаз.
ного состава реактивных топлив ,[1—5] и данные многолетней
статистики ЦИАМ. приведены в табл. 1.2.
В составе парафиновых углеводородов в реактивных топли-
вах преобладают изопарафиновые углеводороды, имеющие низ-
кую температуру плавления. Содержание ароматических углево-
дородов в реактивных топливах ограничивается в связи с их
повышенной склонностью к нагарообразованию и дымлению.
В товарном топливе ТС-1 (согласно ГОСТ 10227—62) содержа-
ние ароматических углеводородов допускается не более 22%
(масс.). В других сортах отечественных реактивных топлив со-
держание ароматических углеводородов должно быть не более:
Т-6—10% (масс.), РТ —22% (масс.), Т-1—20% (масс.). Из
ароматических углеводородов наибольшее влияние на нагарооб-
разование и дымление оказывают бициклические углеводороды,
поэтому их содержание в топливах ограничивается — до 2—3%
(масс.).
Нафтеновые углеводороды по плотности занимают промежу-
точное положение между парафиновыми и ароматическими, ус-
Рис. 1.2. Фракционный
состав топлива Т-6
(ГОСТ 12308—80) при
Гп/Тж=1,8 и различном
давлении (по данным
И. Е. Тарарышкина):
Л = И1/То, где И, —объем
топлива, испаренного до
температуры t (’С); V, —
исходный объем топлива,
равный 100 см3; Ип — объем
паровой фазы; 1/ж — объем
жидкой фазы.
и
Таблица 1.2. Групповой углеводородный и элементный состав
реактивных топлив
Топ- ливо Групповой углеводородный состав, % (масс.) Элементный состав, % (масс.)
парафино- вые олефивовые нафтеновые ароматиче- ские с н
Т-1 24—42 1,0—1,3 42—69 14—20 86,2—86,5 13,5—13,7
ТС-1 42—52 1,1—2,0 30—49 11—21 85,7—85,8 14,0—14,1
РТ 53—58 0,2—0,3 25—30 12—22 85,8—86,1 13,9—14,2
Т-8 21—50 — 26—45 14—18 85,8—86,0 13,9—14,1
Т-6 12—20 —. 75—80 3-6 86,4—86,6 13,4—13,6
Т-2 40—43 1,3—1,5 42—50 14—16 85,5—85,7 14,3—14,5
тупая последним. Содержание парафиновых, ароматических и
нафтеновых углеводородов ряда образцов реактивных топлив
дано в табл. 1.3 {5, 3, 20].
Суммарное содержание ароматических углеводородов в ре-
активных топливах можно вычислить по известным значениям
плотности и анилиновой точки [6]:
С = 692,4 + 0,0122р(ан — 0,8р20 — 10,4/ан (1.1)
где С —содержание ароматических углеводородов, % (масс.);
р20 — плотность топлива при температуре 20 °C, кг/м3;
(ан — анилиновая точка, °C.
Среднее квадратичное отклонение значений,. рассчитанных
по формуле (1.1), от экспериментальных данных не превышает
0,1—3,6% при ,р2о=774—822 кг/м3, £ан = 55—68°С и содержании
ароматических углеводородов в пределах 9—21% (масс.).
Таблица 1.3. Углеводородный состав реактивных топлив (в % масс.)
Углеводороды ТС-1 РТ Т-8 Т-8В (опыт- ное) Т-6
№ 1 № 2 № 3 № 1 № 2
Парафиновые Алициклические (наф- 50 32,9 58,4 25,4 58,3 24,4 57,8 25,7 50,4 33,6 29,9 60,8 17,0 77,4 15,1 80,6
теновые)
в том числе моноциклические 36,4 35,0 34,1 34,8 19.6 41,6 22,3 31,1
бициклические 4,2 1,5 2,2 2,0 6,7 17,0 41,3 39,8
трициклические Ароматические 1,1 17,1 0,8 16,2 0,9 17,3 0,9 16,5 4,3 16,0 2,2 9,3 11,8 5,6 7,8 4,3
в том числе алкилбензолы 13,6 12,0 12,6 13,0 12,7 6,2 2,8 5,7
нафтенбензолы 1,9 1,0 1,1 1,0 3,0 2,1 4,5 2,1
динафтенбензолы 1,2 0,6 0,8 0,8 — 0,9 0,2 0,6
алкилнафталины 0,8 0,1 0,2 0,2 0,3 0,1 0 0
Плотность топлива при 20 °C, кг/м3 778 - 781 778 780 785 805 843 840
12
Рис I-3- Содержание водорода'
п в топливах в зависимости от
2 ПЛ on
плотности р при 20 С.
________пл формуле (1.2); интервал
значений — экспериментальные дан-
ные.
Элементный состав авиа-
ционных топлив изменяется
в следующих . пределах:
С = 85,5—86,6 % (масс.) и
Н ='13,4—14,5% (масс.).
Больший процент водорода
наблюдается в реактивных
топливах, получаемых из
парафинистых нефтей, мень-
ший— в топливах с повы-
шенным содержанием аро-
матических углеводородов.
Однако в теплотехнических расчетах принимается условный
состав топлива, соответствующий такому элементному составу:
С=85 и Н=15% (масс.).
Элементный состав топлива с погрешностью не более' 2%
можно вычислить по формуле:
Н = 22,935 — 0,01125р20 С =100— Н (1.2)
где С и Н —содержание углерода и водорода в топливе, % (масс.);
Рго — плотность топлива при температуре 20 °C, кг/м8.
Кривая, характеризующая содержание водорода в реактив-
ных топливах и авиационных бензинах и рассчитанная по фор-
муле (1.2), представлена на рис. 1.3; для реактивных топлив на
графике показаны интервалы содержания водорода.
1.3. ГЕТЕРОАТОМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Гетероатомные соединения — органические вещества, в состав
которых входят, кроме атомов углерода и водорода,' атомы се-
ры, кислорода, азота и других элементов. Содержание гетеро-
атомных соединений в реактивных топливах не превышает 1—
2% (масс.); например, в образце топлива ТС-1 из Туймазинской
'нефти ж 1,85% (масс.), а в гидрогенизационных топливах их
меньше [7]. Влияние гетероатомных соединений на эксплуата-
ционные свойства топлив весьма существенно.
Сернистые соединения в реактивных топливах (прямогонных
из сернистых нефтей) представлены меркаптанами R—S—Н,
сульфидами R— S—R', дисульфидами R'—S—S—R, тиофенами
и тиофанами [3,8,9,10]. Продукты окисления меркаптанов,тио-
фенов, сульфидов и дисульфидов являются естественными ан-
тиоксидантами [11, 13]. С повышением температуры перегонки
13
Таблица 1.4. Распределение серы по фракциям сернистых
и высокосернистых нефтей СССР [/0]
Регион Содержание серы во фракциях, % (масс.)'
н. к. —120 °C 120—200 °C 200—250 °C 250—300 °C
Башкирская АССР 0,02—0,57 0,08—1,74 0,35—2,50 0,67—3,95
Татарская АССР 0,02—0,25 0,05—1,04 0,17—2,29 0,72—3,13
Куйбышевская область 0,01—0,27 0,02—0,75 0,02—1,61 0,07—3,18
Оренбургская область 0,01—0,18 0,11—0,67 0,38—1,17 1,18—2,40
Пермская область 0,02—0,10 0,06—0,59 0,12—1,56 0,25—2,59
Сибирь 0,01—0,05 0,02—0,36 0,16-0,72 0,48—1,58
содержание сернистых соединений (табл. 1.4) возрастает [14—
16, 10]. При хроматографическом разделении топлив сернистые
соединения сосредоточиваются преимущественно в ароматиче-
ских и смолистых соединениях (табл. 1.5). Состав сернистых
соединений в реактивных топливах приведен в табл. 1.6.
Меркаптаны — коррозионноактивные соединения, пре-
дельно допустимое их содержание в реактивных топливах по
ГОСТ 10227—62 не должно быть выше 0,005% (масс.), в топли-
ве РТ по ГОСТ 16564—71—0,001% (масс.) , в топливе Т-6 по
ГОСТ 12308—80 они должны отсутствовать.
Преобладающая часть меркаптанов имеет алифатическую
структуру [7]. Меркаптаны — реакционноспособные соединения,
склонные к окислению, конденсации, взаимодействию с метал-
лами, особенно с медью, кадмием и их сплавами. Для улучше-
ния антикоррозионных и других эксплуатационных свойств не-
которые реактивные топлива подвергают демеркаптанизации.
Сульфиды во фракциях, выкипающих в пределах 200—
350 °C, составляют основную — до 70% (масс.)—долю серни-
стых соединений (см. табл. 1.6) [8]. Наряду с дисульфидами
•они при высоких температурах (>200°C) распадаются с обра-
зованием меркаптанов и сероводорода [17, 19].
Дисульфиды. Содержание дисульфидов в сравнении с
прочими сернистыми соединениями, при которых наблюдается
ухудшение термоокислительной стабильности опытных компози-
Таблица 1.5. Распределение серы во фракциях реактивных топлив,
выделенных на силикагеле [/7]
Содержание серы, % (масс.)
Фракция ТС-1 образец 1 ТС-1 образец 2 * Т-1
Алкановая Циклановая Алкилцикланов ая Ароматическая Смолистая 0,630 7,540 Отсутствует Отсутствует Отсутствует 0,485 6,780 0,205
14
Таблица 1.6. Распределение серы в реактивных топливах
различных нефтей [3, /3]
I Содержание серы,' % (масс.)
Исходная нефть общей меркапта- новой суль- фидной дисульфид- ной тиофеновой
Сахалинская 0,05 Топливо Т-1 Отсутствие
Сахалинская 0,04 Следы 0,03 Следы Отсутствие
Бакинская 0,07 0,003 0,02 0,02 Отсутствие
Бакинская 0,04 Следы 0,03 Отсутствие Отсутствие
Ромашкинская и томен- 0,15 Топливо ТС-. 0,005 0,12 Отсутствие 6,024
ская То же 0,13 0,005 0,10 Отсутствие 0,025
—»— 0, 09 0,004 0,06 Отсутствие 0,024
Туймазинская и томен- 0 ,05 0,002 0,04 Отсутствие 0,080
ская Жирновская и короб- 0,03 0,004 0,02 Отсутствие 0,060
ковская Грозненская Следы Отсутствие Следы Следы Отсутствие
Смесь нефтей До Топливо РТ Отсутствие -
0,025
Топливо Т-8
Смесь нефтей 10,005—]Отсутствие I — I —
10-034 | | |
Топливо Т-6
Троицко-анастасьевская I 0,02—(Отсутствие I — I —
I 0,04 I | I
Примечание: прочерк (—) содержание серы не определялось.
Таблица 1.7. Предельное содержание сернистых соединений,
приводящее к ухудшению термостабильности (по осадку) [71]
Соединение Содержание сернистых соединений (% масс.) при нагревании
до 100 °C до 150 °C
Меркаптаны 0,005 0,002
Тиофены Сульфиды 0,20 0,10
ароматические 0,05 0,05
алифатические 0,10 0,08
Дисульфиды 0,05 0,02
15
Рис. 1.4. Содержание нафтеновых кислот
gn.K во фракциях, выкипающих до 330 °C
и полученных из различных нефтей, в за-
висимости от температуры t [17]:
1 — из балаханской тяжелой; 2 — нз ромашкин-
ской; 3 — нз бнбн-эйбатской; 4 — из сураханской
парафинистой.
ций в процессе нагрева до 100 и
150 °C, показано в табл. 1.7. Следу-
ет отметить, что в реактивных топ-
ливах содержание дисульфидов зна-
чительно меньше, чем указано в
табл. 1.7.
Из циклических соединений, со-
держащих атом серы, в реактивных
топливах присутствуют производ-
ные тиофена. Циклические сульфи-
ды могут содержаться в количествах до 40—50% (масс.), счи-
тая на общую серу. Гомологи тиофана в реактивных топливах
присутствуют в крайне незначительном количестве [17]. В це-
лом циклические соединения сульфидов замедляют окисление
топлива. Однако действие их при этом специфично. На ранних
стадиях процесса окисления наблюдается ускорение его, затем
замедление за счет образования продуктов окисления самих
сернистых соединений.
Удаление гетероатомных соединений в целях повышения тер-
мостабильности и снижения коррозионной агрессивности топлив;
достигается гидроочисткой или глубоким гидрированием ди-
стиллятов топлив.
Кислородсодержащие соединения представлены в реактив-
ных гидроочищенных топливах нефтяными кислотами, фенола-
ми, гидропероксидами, смолистыми веществами. В прямогон-
ных керосиновых фракциях кислородсодержащие соединения
обнаруживали в количествах до 0,2—0,5% (масс.). Содержание
эфиров, спиртов и гидропероксидов ничтожно мало. При этом
необходимо отметить, что в нефтях и нефтепродуктах 90—95%
кислорода приходится на долю смолистых соединений [10, 20].
Кислородсодержащие соединения в отличие от прочих гетеро-
атомных соединений не только переходят из исходной нефти, но
и накапливаются в нефтепродуктах в процессе их хранения за
счет окисления углеводородов.
Среди нефтяных кислот преобладают ациклические
карбоновые (нафтеновые) кислоты С!2—С)6 [8, 21, 22]. Содер-
жание их в дистиллятах с повышением температуры выкипания
возрастает (рис. 1.4). В бензиновых фракциях их содержится
в 1,5—2 раза меньше, чем в керосиновых и в более высококипя-
щих фракциях [10, 17]. Содержание нафтеновых кислот в ис-
ходных нефтях приведено в табл. 1.8.
16
Таблица 1.8. Содержание нафтеновых кислот и фенольных
соединений в нефтях [8, 17]
Нефть / Кислотное число, мг КОН/г Содержание, % (масс.)
нафтеновых кислот фенолов
Самотлорская 0,04 0,011 0,006
Яринская 0,07 0,016 0,044
Каменноложская 0,07 0,040
Шаимская 0,46 0,043 0,011
Ножевская 0,48 0,032 0,055
Русская 0,54 0,001 0,003
Учитывая преобладающую долю нафтеновых кислот и прене-
брегая прочими нефтяными кислотами, можно приближенно со-
держание нафтеновых кислот в реактивных топливах считать,
прямо пропорциональным фактическому значению кислотности.
При расчете содержания нафтеновых кислот (табл. 1.9) их кис-
лотное число принято равным 240 мг КОН/г.
Нафтеновые и жирные кислоты (содержание последних не-
значительно) коррозионно активны, но в пределах стандартного'
ограничения кислотности до 0,7 мг КОН/100 мл, как показыва-
ет многолетняя эксплуатация авиационной техники, коррозия
конструкционных материалов не отмечается. Нафтеновые кисло-
ты улучшают противоизносные свойства; при температуре-
250—300°C они разлагаются.
Фенолы присутствуют в основном во фракциях, выкипаю-
щих выше 370 °C, имеют слабокислые свойства и участвуют в
реакциях конденсации и смолообразования. В табл. 1.8 приведе-
но содержание их в исходных нефтях. В бензино-керосиновых
фракциях содержание фенолов незначительно, так как темпера-
-тура выкипания этих фракций ниже 370 °C [10, 20].
Гидропероксиды — нестойкие промежуточные соедине-
ния, образующиеся в процессе окисления углеводородов. В гид-
рогенизационных реактивных топливах могут присутствовать в.
количествах, не превышающих 1 • 10~4 моль/л.
Таблица 1.9. Кислотность реактивных топлив и содержание в них
нафтеновых кислот (по данным ЦИАМ)
Топливо Кислотность (фактиче- ская), мг КОН/Ю0 мл Среднее содержание нафтеновых кислот (расчетное), % (масс.)
Т-1 0,39—0,68 0,00276
ТС-1 0,10—0,48 0,00154
РТ 0,53—0,69 0,00325
Т-8 0,4—0,7 0,00330
Т-8В 0,4—0,7 0,00330
Т-6
по ГОСТ 12308—80 <0,2 0,00059
по ТУ 38101-699-^.82 ] 0Jj-°,7 0,00330
2—900 17
Извлечение из топлив кислородсодержащих соединений улуч-
шает термостабильность, снижает электризуемость и эмульги-
руемость, но ухудшает противоизносные свойства. Некоторые
кислородсодержащие соединения являются ингибиторами окис-
ления и удаление их ухудшает стабильность топлива при дли-
тельном хранении [23].
Азотистые соединения, имеющие основный характер, пред-
ставляют собой гомологи хинолина, пиридина и других азоти-
стых оснований. Большинство азотистых соединений (пример-
но 2/з)—вещества нейтральные. Это — гомологи пиррола, индо-
ла, карбазола, а также порфирины. В среднем в нефтях содер-
жится не более 2—3% (масс.) азотистых соединений, а в реак-
тивных топливах их содержание примерно на два порядка мень-
ше (например, в топливе ТС-1 их менее 0,045% масс.). Данные
о содержании азота во фракциях туймазинской нефти приведе-
ны в табл. 1.10 [24]. Азотистые соединения термически устойчи-
вы (не разлагаются), но склонны к конденсации и участвуют
в реакциях смолообразования. При содержании в топливе пир-
рола в количестве 0,05% (масс.) наблюдается забивка топлив-
ных фильтров. При гидроочистке топлив примерно 80% азоти-
стых соединений восстанавливается до соответствующих углево-
дородов [7].
Смолы — сложная смесь высокомолекулярных продуктов
окислительного уплотнения сернистых, азотистых и кислород-
содержащих соединений, а также продуктов их взаимодействия.
Это — окрашенные полярные вещества, средняя молекулярная
масса которых в 1,5—2 раза выше молекулярной массы топли-
ва ;[5, 7, 25, 26].
Смолистые соединения характеризуются фактическими, по-
тенциальными и адсорбционными смолами. Фактические смолы
•рцределяются по ГОСТ 8489—79 или ГОСТ 1567—56 при испа-
рении топлива (нелетучий остаток). Данные о содержании и со-
'Таблица 1.10. Содержание общего и основного азота во фракциях
туймазинской нефти
Фракция Содержание азота, (масс.) %jch/ Уобщ* %
общего оснбвного
Исходная нефть 0,250 0,0627 25,2
Н. к.— 150 °C 0,027 0,0009 3,3
50—200 °C 0,023 0,0001 0,4
200—250 °C 0,058 0,0003 0,5
250—300 °C 0,079 0,0011 1,4
300—350 °C 0,089 0,0078 8,8
Примечание: 80% азота содержится во фракциях с температурой кипения бо-
лее 400 °C.
»18
Таблица 1.11. Содержание и состав фактических смол в образцах
топлива ТС-1
Образец Содержание фактических смол, кг/100 мл Элементный состав, % (масс.) Молекуляр- ная масса топлива
с н S N О
№ 1 3,0 77,0 7,4 4,8 1,24 9,56 410
№ 2 1,3 76,5 6,3 5,0 1,20 11,00 429
№ 3 4,5 76,0 6,9 4,5 0,93 11,67 443
ставе фактических смол в топливе ТС-1 приведены в табл.
1.11 ![20].
Потенциальные смолы — это соединения, которые могут об-
разовываться в топливе при его окислении. Они определяются
по приросту содержания фактических смол в окисленном топ-
ливе.
Адсорбционные смолы извлекаются из топлива адсорбентами
и количественно наиболее полно характеризуют природные смо-
листые соединения, а также продукты, образующиеся при окис-
лении топлива. Так, в свежеполученных топливах содержание
адсорбционных смол в несколько раз выше содержания факти-
ческих. Свойства и состав смол, извлеченных различными ад-
сорбентами из топлив и дистиллятов приведены в табл. 1.12.
Адсорбционные смолы подразделяют на метанольные и ацетат-
ные |[5, 26]. Содержание указанных смол в прямогонных и гид-
роочищенных реактивных топливах представлено в табл. 1.13.
Отрицательное воздействие смол проявляется в забивке фильт-
ров и повышенных отложениях в элементах топливных сист
тем ,[28].
Положительное влияние смол выражается а улучшении про-,
тивоизносных и антиокислительных свойств топлив.
1.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИМЕСИ
Содержание механических примесей в реактивных топливах оце-
нивают визуально по виду топлива, залитого в стеклянный ци-
линдр диаметром 40—55 мм: отсутствие взвешенных частиц
рассматривают как отсутствие механических примесей. В дейст-
вительности же механические примеси в стандартных топливах
содержатся, но в количествах, не обнаруживаемых визуальным
контролем. Топливо, заправляемое в летательный аппарат, дол-
жно соответствовать восьмому классу чистоты (по ГОСТ
17216—71) при содержании механических примесей не более
0,0002% (масс.).
Механические примеси в реактивных топливах состоят из
частиц пыли, песка, продуктов износа и коррозии металлов и их
сплавов, твердофазных продуктов окисления топлива и техно-
логических примесей. Элементный состав механических приме-
2*
19,
Таблица 1.12. Характеристика смолистых соединений, содержащихся
Дистиллят, топливо Молекулярная масса Плотность смол при 20’С, кг/м* Показатель преломления »”d
топлива» дистиллята смолистых веществ
Керосиновый дистиллят грозненской беспарафи- иовой нефти 188 290 — —
Газойлевый дистиллят ромашкинской нефти 217 317 1020
Керосиновый дистиллят термического крекинга 384 1065 1,548
Газойлевый дистиллят каталитического крекин- га Салаватского НПЗ Товарное реактивное топ- ливо 225
Т-1 169 930 1,484
ТС-1 148 950 —
Гидроочищенное топливо РТ (Новокуйбышевский НПК) Топливо Т-б глубокого гидрирования 174 — 1023
212 — 1036
сей и их характеристики на примере топлива ТС-1 приведены
в табл. 1.14. Высокие требования к чистоте реактивных топлив
диктуются необходимостью обеспечения безопасности ' полета,
так как наличие механических примесей может вызывать закли-
нивание прецизионных золотниковых пар топливо-регулирующей
аппаратуры, забивку топливных фильтров и каналов форсунок
и другие нежелательные явления.
В СССР установлен единый порядок контроля чистоты реак-
тивных топлив, осуществляемый в процессе доставки топлива
от емкостей заводов-изготовителей до летательного аппарата.
Регламентированы показатели, методы определения и нормы
чистоты топлива в пунктах контроля при движении топлива к
потребителю, а также порядок подготовки транспортных
средств и Министерства и ведомства, ответственные за органи-
зацию проверки чистоты авиационных топлив (см. гл. 6, раз-
дел 6.5).
В лабораторных условиях содержание механических приме-
сей определяют массовым методом по ГОСТ 10577—78. При
этом содержание механических примесей в топливе превышает
количество, оцененное с помощью зарубежного метода
ASTM 2276, имеющего другое аппаратурное оформление. Этим
в значительной мере определяется различие в нормах на содер-
жание механических примесей в отечественных и зарубежных
топливах.
.20
в керосиновых дистиллятах и реактивных топливах
Элементный состав,
Иодное число, rI/100 г, топлива Кислотное число, мг КОН г % (масс.) Литера- _ Тура Примечание
С н O+N S
— — 77,9 9,9 10,3 1,8 11
— —' 78,7 9,8 7,8 3,7 27
45,6 29,7 — — — — 28 Нейтральные • смо-
107,0 56,5 — — — — 27 лы на силикагеле
61,6 70,1 11,2 6,8 2,1 11
119,0 12,0 73,8 10,2 9,3 6,8 28
82,0 17,6 71,5 9,5 15,6 3,4 3 На оксиде алюми-
ния
67,0 12,4 81,2 9,0 4,0 3,8 3 .
Зарубежными спецификациями норма механических приме-
сей в реактивных топливах устанавливается в основном на уров-
не менее 0,0001% (масс.).
Таблица 1.13. Содержание адсорбционных смол в товарных
реактивных топливах [29]
Исходная нефть (смеси нефтей) Содержание адсорбцион- ных смол, мг/100 мл
метаноль> ных ацетатных
Топливо ТС-1 Чечено-ингушскнх меловых отложений 10 3,5
Тюменская 19 8
Шпаковская, туймазинская 27 8
девонская, ромашкинская Тюменская н ромашкинская 32 18
Шаимская 32 9,5
Ромашкинская, эхабинская 60 13
Топливо Т-1 Сахалинская 52 27
Топливо Т-7 Ромашкинская 6 4,5
Ставропольская, чапаевская, мухановская Ухтинская, ромашкинская, чечено-ингушская 9 7
10 6,5
21
Таблица 1.14. Характеристика механических примесей топлива ТС-1
(по данным ГОСНИИГА)
Показатель Топливо TC-1
на линии перекачки о базового склада в расходный бак при заправке са- молетов из топ- ливозаправщика после заправки из бака самолетов
образец № 1 образец № 2 образец № 1 образец № 2
Содержание примесей, 0,00062 0,00012 0,00006 0,00018 0,00009
% (масс.)
Влажность примесей, 5,8 4,5 15,4 8,2 6,8
% (масс.)
Зольность сухих приме- 63,5 75,8 75,9 55,6 78,8
сей, % (масс.)
Элементный состав су-
хих примесей, % (масс.)
С 20,85 14,99 — 15,55
Н 9,00 6,18 — — 6,25
S 0,07 0,11 — — 0,05
N 1,73 — —
О 30,9 30,3 48,8
Fe 6,1 11,4 — 9,5 3,2
Si 11,5 28,8 — 6,8 19,5
Са 10,9 . 2,8 1,5 2,3
Mg! 2,0 2,2 — 4,9 2,3
РЬ 0,3 0 0,5 0,7
Na 0,1 0,8 0,1 0,03
Zn 1,7 0,7 0,9 0,4
Al 3,9 2,7 1,1 1,4
Cu. 0,2 0,5 — 0,2 0,1
1.5. РАСТВОРЕННАЯ И СВОБОДНАЯ
ВОДА
Вода в топливе может находиться в растворенном (гигроскопи-
ческая) и в свободном (в виде эмульсии и отстоя) состояниях.
Растворимость воды, или гигроскопичность топлива, зависит от
нескольких факторов: химического и фракционного состава
топлив — рис. 1.5 и 1.6, его температуры — рис. 1.7, влажности
воздуха — рис. 1.8, давления в надтопливном пространстве —
рис. 1.9. Гигроскопичность топлив возрастает при повышенном
содержании ароматических углеводородов, при снижении преде-
лов выкипания и с увеличением влажности воздуха.
Растворимость воды в топливах подчиняется закону Генри.
Максимальную растворимость воды в топливах при заданных
условиях можно вычислить по формуле:
й*н2о=й*оЯ’р^(^) (1.3}
где £*н,о—максимальная растворимость воды при заданных условиях,
% (масс.);
22
g*0—максимальная растворимость воды в топливе при 1р=1,0
(100%-й влажности воздуха), Ро=О,1 МПа и То=293 К.
Р — давление воздуха в надтопливном пространстве, МПа;
Т — температура топлива и воздуха, К;
,|) — относительная влажность воздуха, %
(Рв— давление насыщенных паров воды);
п—показатель степени, равный для реактивных топлив и авиацион-
ных бензинов:
ТС-1, РТ Т-1 Т-8 Т-8В Т-6 Т-2 Бензины
£0* % (масс) 0,008650,007250,00875 0,00760 0,00664 0,00966 0,01207
п................11,5 12,5 11,5 11,5 11,5 12,0 11,5
Формула (1.3) справедлива только при равенстве температур
топлива и воздуха. Значения максимальной растворимости воды
в реактивных топливах и авиационных бензинах, вычисленные
по формуле (1.3), приведены в табл. 1.15. Они вполне удовлет-
ворительно согласуются с экспериментальными данными
(рис. 1.7). Справедливость закона Генри по отношению к топ-
ливам подтверждена также рядом других исследований [33].
Из закона Генри и экспериментальных данных следует, что
вода, растворенная в топливе, находится в равновесии с влагой
воздуха. Насыщение водой осушенных топлив протекает в на-
чальный период интенсивно, но равновесие между топливом и
тазовой средой достигается за сравнительно длительное время
Рис. 1.5. Максимальная растворимость воды §*н2о в углеводородах нор-
мального строения и в топливах при 20 °C и давлении 0,1 МПа в зависимо-
сти от числа атомов углерода п в молекуле:
/ — ароматические углеводороды [30]; 2 — нафтеновые углеводороды [30]; 3 — парафино-
вые углеводороды [30]; 4 — 6 — реактивные топлива Т-1, ТС-1 [31] и Т-2 [11] соответ-
ственно.
Рис. 1.6. Максимальная растворимость воды £*н2о в топливах в зависимо-
сти от плотности топлива р при 100%-й относительной влажности воздуха
Т31, 32].
Кривые рассчитаны по формуле (1.3), точки соответствуют экспериментальным дан-
ным.
23
Рнс. 1.7. Максимальная растворимость воды §*н2о в топливах в зависимо-
сти от температуры t при давлении 0,1 МПа (по формуле (1.3):
1 — авиационный бензин Б-70; 2 —топливо Т-2; 3 —топливо ТС-1; 4— топливо Т-1; 5—
реактивное топливо Т-6; экспериментальные точки для Т-1 [31, 33]; О — то же,для
ТС-1 [31].
Рис. 1.8. Максимальная растворимость воды §*н2о в топливе Т-1 в зависи-
мости от относительной влажности воздуха Ч' при давлении 0,1 МПа и раз-
личной температуре [33].
(рис. 1.10) [33]. Интенсивность насыщения (или обезвожива-
ния) топлива водой определяется скоростью диффузии молекул
воды. При нагревании топлива интенсивность насыщения воз-
растает, что подтверждается данными измерений коэффициента
диффузии [16, 33].
В связи с изменением внешних факторов, в первую очередь
температуры, содержание растворенной воды в топливе посто-
янно меняется. При нагревании топлива влага из надтопливно-
го пространства переходит в топливо, растворяясь в нем. Если
топливо охлаждается быстро, то растворенная вода за время
охлаждения, не успевая перейти из топлива’в воздух, конденси-
руется в виде второй жидкой фазы, образуя микроэмульсии или
водный отстой.
Рис. 1.9. Растворимость воды
в топливах §н2о в зависимо-
сти от давления Р [33] при
относительной влажности воз-
духа 100% (---------) и 75°/»
(-----------);
Г— топливо ТС-1; 2 —топливо Т-1.
24
Таблица 1.15. Максимальная растворимость воды в реактивных топливах
и авиационных бензинах при Р—0,1 МПа и ^¥=1,0
Темпера- тура, °C Максимальная растворимость воды, % (масс.)
Т-1 ТС-1 Т-8 Т-8В Т-6 Т-2 бензины
—10 0,001880 0,002500 0,002530 0,002194 0,001919 0,002645 0,003489
—5 0,002379 0,003149 0,003141 0,002751 0,002383 0,003316 0,004332
0 0,002997 0,003840 0,003884 0,003371 0,002947 0,004139 0,005358
5 0,003760 0,004730 0,004786 0,004153 0,003630 0,005145 0,006601
10 0,004698 0,005806 0,005874 0,005098 0,004456 0,006372 0,008102
15 0,005847 0,007101 0,007183 0,006235 0,005449 0,007861 0,009908
20 0,007250 0,008650 0,008750 0,00760 0,006640 0,009660 0,012076
25 0,008956 0,010512 0,010634 0,009233 0,008067 0,011837 0,014668
30 0,011025 0,012728 0,012876 0,011180 0,009768 0,014452 0,017759
35 0,013527 0,015362 0,015541 0,013495 0,011789 0,017586 0,021435
40 0,016541 0,018486 0,018701 0,016240 0,014187 0,021333 0,025794
45 0,020163 0,022179 0,022437 0,019487 0,017021 0,025799 0,03094
50 0,024502 0,026535 0,026847 0,023316 0,020364 0,031108 0,03702
60 0,035863 0,037673 0,038111 0,033109 0,028912 0,044843 0,05256 »
Содержание воды в топливе зависит от скорости его охлаж-
дения. Например, при медленном охлаждении топлива с 24 до
—23 °C содержание воды в нем понижается с 0,009 до 0,002%
(масс.), а при быстром — только до 0,004% (масс.) |[33].
При подъеме летательного аппарата в результате понижения
давления водяных паров с высотою должно уменьшаться и со-
держание растворенной воды в топливе. Однако, если высота
полета будет достигнута за короткий промежуток времени, то
часть растворенной воды может выделиться из топлива в зави-
симости от температуры в виде жидкой фазы или в виде кри-
сталлов льда.
Изменение содержания растворенной воды в баке самолета
во времени в зависимости от различных факторов приведено
на рис. 1.11 [34].
Кроме свободной воды в топливе присутствует микроэмуль-
сионная вода. Микроэмульсионная вода, представляющая собой
ассоциаты молекул, образуется, как правило, в результате пере-
хода с охлаждением растворенной воды в свободную. Диаметр
капель микроэмульсии от 0,05 до 70 мкм. Присутствие капель
воды диаметром 0,1 мкм и более проявляется в слабом помут-
нении топлива.
При эксплуатации авиационной техники, по данным [7, 32],
общее содержание воды в реактивных топливах достигает
0,008—0,010% (масс.), в том числе растворенной — в пределах
0,002—0,007% (масс.). Норма на содержание свободной воды
в заправляемом топливе составляет ^0,003% (масс.). Водно-
топливные эмульсии могут образовываться также при интенсив-
ном перемешивании топлива с отстойной водой. Стабильность
таких эмульсий повышается при наличии смолистых соединений
25
Рис. 1.10. Содержание воды Сн2о при насыщении сухого топлива ТС-1 вла-
гой из воздуха при температуре 18 °C в зависимости от времени т:
1 — 3 — насыщение из воздуха при относительной влажности 95%; 4 — 6 — то же, при
ф=ЗО%.
Рис. 1.11. Содержание воды Сн2о в топливе после обезвоживания при за-
правке с температурой 17 °C в зависимости от времени хранения в самолет-
ном баке т:
1, 2— равновесная и фактическая относительная влажности топлива при влажности воя-
духа ф [34]; 3, 4 — равновесное и фактическое содержание воды в топливе при данных
условиях; 5 — температура воздуха в иадтопливном пространстве; 6 — температура топ-
лива в баке.
и мыл нафтеновых кислот. Устойчивости эмульсий способствует
также образование на каплях зарядов статического электриче-
ства.
При отрицательной температуре топлива в процессе его ох-
лаждения, в том числе при длительном полете, растворенная
вода переходит в свободное состояние и замерзает, образуя
мельчайшие кристаллы льда, способные забить топливные
фильтры. Поэтому удаление воды из топлива следует рассмат-
ривать как необходимое мероприятие в обеспечении безопасно-
сти полета. Удаляют воду из топлива фильтрованием с по-
мощью фильтров-сепараторов, отстаиванием или выморажива-
нием ее. Вымораживание применяют только для топлив, храня-
щихся в подземных резервуарах, путем перекачки его в назем-
ные. Рекомендуемая длительность отстаивания для реактивных
топлив — не менее 3 ч на каждый метр высоты слоя топлива в
резервуаре. Для авиационных бензинов в связи с их меньшей
плотностью и вязкостью отстаивание сокращается до 50 мин на
каждый метр высоты слоя [11]. Обезвоживание топлива можно
ускорить электроосаждением капель, осушкой нейтральными
сухими газами или воздухом и другими способами. Однако все
26
эти методы мало пригодны для использования, так как требуют
сложного оборудования.
Для предотвращения образования кристаллов льда в топли-
ве и обмерзания топливных фильтров силовой установки само-
лета существуют различные конструктивные и физико-химичес-
кие способы. К физико-химическим относится, в частности, вве-
дение в топливо противоводокристаллизационных присадок
(этилцеллозольва, тетрагидрофурфурилового спирта и др.).
Действие таких присадок основано на растворении воды и об-
разовании с ней низкозамерзающих смесей. Полагают [33], что
присадки этого типа способны образовывать с водой ассоциаты
за счет водородных связей и поэтому удерживают воду в топли-
ве в значительно большем количестве, чем это следует из дан-
ных ее растворимости в топливе при конкретных условиях (см.
гл. 6, раздел 3).
1.6. РАСТВОРЕННЫЕ ГАЗЫ
Растворенные газы содержатся в топливах в состоянии равно-
весия с надтопливной атмосферой. Растворимость газов в то-
пливах снижается с утяжелением их фракционного состава, по-
вышением вязкости, поверхностного натяжения и плотности
(в направлении от парафиновых к олефиновым и далее — наф-
теновым и ароматическим углеводородам) [35]. Обводнение
топлива способствует повышению растворимости газов.
Равновесную растворимость газов в топливах выражают ко-
эффициентами Бунзена а, Кюна у, Рауля 8, Генри К и др.
Коэффициент Бунзена а характеризует объем газа, приве-
денный к нормальным условиям (/ = 0°С, Р = 1,0132-105 Па),
растворенного в 1 м3 топлива:
Vo КА-273
а== гж - Гж(273 + 0(Г-Рн) (1-4)
где Уо — объем растворенного газа, приведенный к нормальным условиям,
м3;
Уж — объем растворителя (топлива) прн температуре насыщения, м3;
Уг— объем поглощенного газа, измеренный при температуре насыще-
ния, м3;
Рг — давление выделенного газа, Па;
Ря— давление насыщенного пара топлива при температуре насыщения,
Па;
Р— давление в сосуде, где происходит насыщение топлива газом, Па;
Р—Ри — парциальное давление газа, Па.
Для воздуха коэффициент Бунзена может быть представлен
уравнением:
0,8577
а= 0,1733Н-р20-10-3 ~°>7075 <L5)
где р20 — плотность топлива при температуре 20 °C, кг/м3.
27
Таблица 1.16. Коэффициенты растворимости различных газов в реактивных
Топливо Коэффициент Буизеиа а, ма/м8 Коэффициент Кюна vlO-8, м3/кг
воздух N2 Оа СО2 воздух Na Оа со2
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2 0,154 0,191 0,193 0,182 0,169 0,136 0,204 0,137 0,170 0,171 0,162 0,150 0,121 0,181 0,219 0,272 0,274 0,259 0,240 0,193 0,290 1,39 1,73 1,74 1,64 1,52 1,22 1,84 0,188 0,245 0,248 0,231 0,210 0,162 0,256 0,167 0,218 0,220 0,205 0,187 0,144 0,236 0,267 0,349 0,352 0,328 0,299 0,231 0,378 1,69 2,21 2,23 2,09 1,90 1,47 2,20
Все прочие коэффициенты растворимости
водными а, их пересчитывают по следующим
являются произ-
формулам:
Коэффициент Бунзена Кюна Рауля Генри
Формула пересче- та а а т=— Р4к 6= 100 роа К—рм/Ра
Размерность м3/м3 м3/кг кг/100 м3 кг/(мэ-Па)
где рж — плотность жидкости, кг/м3;
Ро—плотность растворенного газа прн f=O°C, кг/м8;
Ро= 0,1 МПа.
Отношение растворимостей любых двух газов в растворите-
лях, близких по своей природе, примерно постоянно. Это в пер-
вом приближении соблюдается и по отношению к реактивным
топливам и авиационным бензинам. Для пересчета коэффициен-
та Бунзена рекомендуется пользоваться следующими коэффи-
циентами:
Воздух N2 О2 СО2
1,125 1,0 1,60 10,16
1,0 0,890 1,42 9,05
Данные о коэффициентах растворимости различных газов
в топливах приведены в табл. 1.16 и максимальная раствори-
мость воздуха в зависимости от плотности топлив — на рис. 1.12
[11, 36, 37, 38, 10].
Коэффициенты растворимости Бунзена для воздуха, азота
и кислорода связаны между собой следующим соотношением:
ав = 0,791aN2-|- 0,209«о2 ~ 1,125ам2 (1.6>
Зависимости растворимости газов в реактивных топливах от
температуры приведены на рис. 1.13—1.15, а зависимость рас-
творимости от критической температуры газов — на рис. 1.16.
Температурный коэффициент растворимости dafdT положителен
для газов с критической температурой Ткр>180К-
28
топливах при 20 °C и 0,1 МПа
Коэффициент Рауля д’Ю“3, кг/100 м3 Коэффициент Генри Л* 10s, кг/(м3*Па)
воздух n2 О2 СОа воздух N2 О2 со2
0,0199 0,0177 0,0283 0,180 0,199 0,177 0,283 1,80
0,0247 0,0219 0,0350 0,222 0,247 0,219 0,350 2,22
0,0250 0,0222 0,0355 0,224 0,250 0,222 0,355 2,25
0,0236 0,0210 0,0336 0,213 0,236 0,210 0,336 2,13
0,0219 0,0195 0,0312 0,198 0,219 0,195 0,312 1,98
0,0176 0,0156 0,0249 0,158 0,176 0,156 0,249 1,58
0,0264 0,0235 0,0376 0,151 0,264 0,235 0,376 1,51
В интервале температур от —20 до 40 °C экспериментальные
данные по растворимости разных газов (с Гкр^180К) обобща-
ются с погрешностью не более 1 % уравнением:
/ у \0,445
а = а2о I 293 I (Г ^Х
где а и аго — коэффициенты растворимости при температуре Т и 293 К соот-
ветственно.
Зависимость растворимости газов в топливах от давления-
описывается уравнением Генри:
Х = Кр=Роа-^- (1.8>
г0
где X — растворимость, кг/м3;
ро — плотность газа при 0°С и 0,1 МПа, кг/м3;
а — коэффициент Бунзена, м3/м3;
К — коэффициент Генри, кг/Па;
Р—парциальное давление растворенного газа в надтопливном простран-
стве, Па;
Ро—нормальное давление, точно равное 0,1 МПа.
Рис. 1.12. Растворимость воздуха а в топливах в зависимости от плотности-
Р при 20 °C и 0,1 МПа [10, 11, 36, 37, 38]:
------—по формуле (1.5); О — экспериментальные данные.
Рис. 1.13. Растворимость азота а в топливах в зависимости от температуры-.
t при 0,1 МПа (по данным В. В. Макаренкова и [38]):
О — экспериментальные данные.
29-
Рис. 1.15. Растворимость диоксида углерода а в топливах в зависимости от
температуры i при 0,1 МПа.
Рис. 1.14. Растворимость различных газов а в бензине Б=100/130 (р2о=
= 730 кг/м3 ) прн давлении 0,1 МПа в зависимости от температуры t (по
.данным ЛИИ).
Справедливость закона Генри по отношению к реактивным
топливам и авиационным бензинам подтверждается данными
работ i[38, 39], в том числе графиками, представленными на
рис. 1.17.
С понижением давления в топливной системе летательного
аппарата при наборе высоты в соответствии с законом Генри
часть растворенного газа выделяется. При этом возможно вспе-
нивание топлива, образование паровых пробок и опасные кави-
Рис. 1.16. Логарифм коэффициента растворимости газов 1g а в топливе Т-6
при 20 °C и 0,1 МПа в зависимости от критической температуры газов Т^р.
Рис. 1.47. Растворимость воздуха (/, 3) [36] и кислорода (2, 4) [39}] в топ-
ливах при 20 °C в зависимости от давления Р:
1 — АТК; 2 — газойль (р=876 кг/м3); 3 — 1р-4; 4 — пентан (р=630 кг/м3).
300 050 600 Р,ммрт.ст.
20 00 60 ДО Р'КПа
30
Рис. 1.19. Относительная кон-
центрация кислорода То, в
десорбируемом газе в зависи-
мости от высоты полета Н
[40]:
*o2=co2/(co2+cn 2>-
на которой начинается бурное вы-
деление из топлива пузырьков паров воды и воздуха в зависимости от тем-
пературы топлива t (по данным Н. А. Рагозина)..
тационные явления в топливорегулирующей аппаратуре. Ско-
рость выделения газов из топлива интенсифицируется перемеши-
ванием. Расчетные высоты, на которых могут возникать указан-
ные явления, приведены на рис. 1.18.
Растворимость кислорода в топливах в сравнении с азотом'
больше. Ввиду этого при выделении газов из топлива с набо-
ром высоты надтопливное пространство обогащается кислородом
(рис. 1.19).
В эксплуатационных условиях содержание растворенного
газа в топливе не всегда соответствует равновесному составу..
Например, в авиационных бензинах содержание растворенного’
кислорода при 20 °C и 0,1 МПа находится в пределах 0,0035—
0,0437 м3/м3 или от 7 до 87 мг кислорода на 1 кг бензина.
1.7. МИКРООРГАНИЗМЫ
И ПРОДУКТЫ ИХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В ТОПЛИВАХ
В реактивных топливах могут жить и размножаться более 100
различных видов микроорганизмов [41, 42]. Как правило, мик-
роорганизмы концентрируются на поверхности раздела вода —
топливо, извлекая питательные вещества из углеводородов и
выбрасывая продукты жизнедеятельности в водную фазу. Неко-
торые виды микроорганизмов могут существовать в реактивных
топливах, не содержащих воду.
ЗП
Оптимальные условия для жизнедеятельности бактерий: тем-
пература 25—60 °C, среда нейтральная или слабощелочная.
В связи с этим особенно интенсивное биологическое загрязнение
реактивных топлив отмечается в тропических условиях. Дея-
тельность микроорганизмов стимулируется солями таких метал-
лов, как Mg, Al и Fe, а также оксидами металлов [43].
За 14 месяцев хранения 4000 м3 дизельного топлива в ниж-
нем водном слое было обнаружено 62 млн. колоний бактерий
в 1 см3, на границе водного и топливного слоев—196 млн. ко-
лоний и в топливе непосредственно над водой — 530 тыс. коло-
ний [44].
Жизнедеятельность микроорганизмов вызывает появление в
топливах гелеобразных и твердых отложений, загрязняющих
фильтры, способствует коррозии топливных баков и другого
оборудования. Замечено, что бактерии вызывают окисление сер-
нистых соединений до серной кислоты, могут ускорить образо-
вание пероксидов и соответственно смолистых веществ, являю-
щихся одним из конечных продуктов жидкофазного окисления
углеводородов; они способствуют также разложению тетраэтил-
свинца в бензинах [45].
Развитие микроорганизмов в топливе можно предотвратить,
выполняя комплекс правил по сохранению топлива в чистоте.
Необходимо своевременно удалять конденсационную воду и за-
грязнения путем фильтрования и отстаивания топлива, ограни-
чивать доступ к нему кислорода воздуха. Многолетними наблю-
дениями за реактивными топливами в условиях хранения уста-
новлено [46], что развития микроорганизмов и, следовательно,
коррозии металлов, можно избежать, покрывая внутренние
стенки емкостей пленкой фурановой смолы, обладающей бакте-
рицидными свойствами.
Микроорганизмы разрушаются проникающим излучением в
105 рад. Поэтому с ними можно бороться ионизирующим излу-
чением. Микроорганизмы из топлива удаляются при ультра-
фильтрации через мембранные фильтры размером пор 0,35—
0,45 мкм.
Для предупреждения микробиологической коррозии металла
емкостей сульфатовосстанавливающими бактериями могут при-
меняться специальные антисептические вещества. В частности,
.за рубежом создан эффективный антисептик — метилвиолет.
Глава 2
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
2.1. ПЛОТНОСТЬ
И ТЕРМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
Плотность — важнейшая физическая характеристика топлива.
Она определяется отношением массы топлива к занимаемому
объему. Плотность реактивных топлив измеряется при помощи
пикнометра, весов Фестваля, а также нефтеденсиметра. В ГОСТ
на реактивные топлива регламентируется минимально допусти-
мое значение плотности при температуре 20°C.
Плотность реактивного топлива зависит от химического и
фракционного состава. При увеличении содержания тяжелых
фракций, ароматических углеводородов и уменьшении содержа-
ния парафиновых углеводородов плотность топлива повышает-
ся. Плотность товарных партий одного и того же сорта топлива
может отклоняться от средней величины примерно на ±15 кг/м3.
Численные значения плотности реактивных топлив и диапа-
зон их изменения, а также рекомендуемые (наиболее вероят-
ные) значения плотности при 20 °C приведены в табл. 2.1. Из-
менения плотности реактивных топлив в зависимости от темпе-
ратуры, а для топлива Т-6 и от давления даны в табл. 2.2 и 2.3.
Для получения табулированных значений плотности топлив
была использована следующая формула:
Р=Р2о + ₽Г-2О) (2.1)
где рго и р — плотность топлива при 20 °C и температуре t, кг/м3;
Р — средняя температурная поправка, кг/(м3-К). Значения средней
температурной поправки, приведенные в табл. 2.4, вычислены
по экспериментальным данным плотности; расчеты с погреш-
ностью не более ±1 кг/(м3-К) проводились по формуле:
Р = —(820,5 —0,130р2О)-10~3 (2.2)
Таблица 2.1. Плотность реактивных топлив при температуре 20 °C
Топливо Плотность, кг/м3
по ГОСТ диапазон рекомендуемое значение*
Т-1 >800 800—821 810,0
ТС-1 >775 775—785 779,6
РТ >775 777—782 778,0
Т-8 >785 785—790 789,5
Т-8В >800 802—806 804,0
Т-6 >840 840—842 841,0
Т-2 >755 758—773 766,3
Эти значения плотности как наиболее вероятные необходимы при настройке топ-
ливорегулирующей аппаратуры, оценке удельного расхода топлива двигателем, опреде-
лении длительности полета летательного аппарата и в ряде других случаев.
3-900 33
Таблица 2.2. Плотность реактивных топлив в зависимости
от температуры при давлении 0,1—1,0 МПа
Температу- ра, °C Плотность, кг/м3
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В т-6 Т-2
—60 867,2 837,2 835,6 846,9 861,3 898,0 823,9
—40 853,0 822,8 821,2 832,6 846,9 883,8 809,5
—20 838,6 808,4 806,8 813,2 832,6 869,5 795,1
0 824,2 794,0 792,4 803,8 818,3 855,3 780,7
20 810,0 779,6 778,0 789,5 804,0 841,0 766,3
40 795,7 765,2 763,6 775,1 789,7 826,9 751,9
60 781,4 750,8 749,2 760,8 775,4 812,7 744,7
80 767,1 736,4 734,8 746,4 761,0 798,4 723,1
100 752,8 722,0 720,4 732,1 746,7 784,2 708,7
120 738,5 707,6 706,0 717,7 732,4 770,0 694,3
140 824^2 693,2 691,6 703,3 718,0 755,8 679,9
160 709,9 678,8 677,2 689,0 703,8 741,6 665,5
180 695,6 664,4 662,8 674,6 689,4 727,3 6Ь1,1
200 681,3 650,0 648,4 660,3 675,1 713,1 636,7
Таблица 2.3. Плотность топлива Т-6 в зависимости от температуры
в интервале давлений 0,1—10 МПа
Темпера- тура, °C Плотность при различном давлении, кг/м3
0,1 МПа 1 МПа 2 МПа 4 МПа 6 МПа 8 МПа 10 МПа
—60 898,1 898,5 898,9 899,9 900,8 901,7 902,6
—50 890^9 891,4 891,8 892,8 893,7 894,7 895,6
—40 883; 8 884,2 884,7 885,7 886,7 887,7 888,7
—30 876,7 877,2 877,7 878,7 879,7 880,7 881,8
—20 869,6 870,1 870,6 871,7 872,8 873,8 874,9
—10 862,5 863,0 863,6 864,7 865,8 866,9 868,0
0 855,5 856,0 856,6 857,8 858,9 860,1 861,2
10 848 Л 849,0 849,6 850,8 852,0 853,2 854,4
20 841,3 841,9 842,6 843,9 844,0 846,4 847,7
30 834,3 834,9 835,6 836,9 838,3 839,6 840,9
40 827,2 827,9 828,6 830,0 831,4 822,8 834,2
50 820,2 820,8 821,6 823,1 824,6 826,1 827,5
60 813’1 813,8 814,8 816,2 817,8 819,3 820,8
70 806,0 806,8 807,6 809,3 810,9 812,6 814,2
80 798,9 799,7 800,6 802,4 804,1 805,8 807,5
90 791,8 792,7 793,6 795,5 797,3 799,1 800,9
100 784,7 785,6 786,6 788,5 790,5 792,4 794,2
ПО 777,5 778,5 779,5 781,6 783,6 785,6 787,6
120 770,4 77Г,4 772,5 774,7 776,8 778,9 781,0
130 763,0 764,2 765,4 767,7 770,0 772,2 774,4
140 755,9 757,0 758,3 760,8 763,2 765,5 767,9
150 748’О 749,8 751,2 753,8 756,3 758,8 761,3
160 741 ;з 742,6 744,0 746,8 749,5 752,1 757,5
170 734,0 735,3 736,8 739,8 742,6 745,5 748,2
180 726,6 728,0 729,6 732,7 736,8 738,8 741,7
190 718,1 720,7 722,4 725,7 728,9 732,1 735,2
200 711,6 713,3 715,1 718,6 722,0 725,4 728,7
34
Таблица 2.4. Средняя температурная поправка 0 и термические
коэффициенты при температуре 20 °C и давлении 0,1 МПа
Топливо в, кг/(м’-К) at -10’, к-1 Рр-10». (Ю’-Па)-1 у, К-‘
Т-1 —0,714 0,8697 0,8831 9,86
ТС-1 —0,720 0,9235 0,9287 9,94
РТ —0,720 0,9254 0,9306 9,94
Т-8 —0,718 0,9094 0,9170 9,92
Т-8В —0,716 0,8905 0,9005 9,89
Т-6 —0,711 0,8453 0,8608 9,82
Т-2 —0,720 0,9396 0,9448 9,94
Сопоставление расчетных значений плотности (см. табл. 2.2)
с экспериментальными дано на рис. 2.1, средняя погрешность
расчета плотности по формуле (2.1) не превышает ±0,11%.
Формулой (2.1) рекомендуется пользоваться для расчета плот-
ности в интервале температур от минус 60 °C до температуры
начала кипения топлива; при более высоких температурах по-
грешность расчета возрастает вследствие преимущественного
испарения легких фракций.
Увеличение объема топлива при нагревании при постоянном
Вис. 2.2. Плотность реактивных топлив р в зависимости от давления при
различных температурах:
' — топливо Т-1 [2];------топливо Т-6.
3*
35
Таблица 2.5. Изобарный коэффициент расширения at реактивных топлив
в зависимости от температуры при давлении 0,1 МПа
Темпера- тура, °C at-103, К-'
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 T-8B Т-6 Т-2
—60 0,8131 0,8600 0,8616 0,8477 0,8313 0,7918 0,8739
—40 0,8265 0,8751 0,8768 0,8624 0,8454 0,8045 0,8894
—20 0,8404 0,8906 0,8924 0,8775 0,8599 0,8177 0,9055
0 0,8548 0,9068 0,9086 0,8932 0,8750 0,8313 0,9222
20 0,8697 0,9235 0,9254 0,9094 0,8905 0,8453 0,9396
40 0,8851 0,9409 0,9429 0,9263 0,9067 0,8598 0,9576
60 0,9010 0,9590 0,9610 0,9438 0,9234 0,8749 0,9763
80 0,9175 0,9777 0,9798 0,9619 0,9408 0,8905 0,9957
100 0,9347 0,9972 0,9994 0,9808 0,9589 0,9066 1,0159
120 0,9525 1,0175 1,0198 1,0004 0,9776 0,9234 1,0370
140 0,9710 1,0387 1,0411 1,0208 0,9971 0,9407 1,0590
160 0,9902 1,0607 1,0632 1,0421 1,0174 0,9588 1,0819
180 1 0102 1,0837 1,0863 1,0643 1,0385 0,9775 1,1058
200 1,1074 1,1104 1,0874 1,0605 0,9970 1,1308
220 1,0528 1,1328 1,1356 1,1116 1,0835 1,0173 1,1570
давлении характеризуется изобарным коэффициентом расшире-
ния, определяемым соотношением:
1 / dV \ __
- у ) (2.3)
где I д? I — производная объема V по температуре Т при P=const.
X !р
Из совместного решения уравнений (2.1) и (2.3) следует:
at==”p2o + ₽(^-2O) (2’4)
Значения изобарного коэффициента расширения топлив по
температуре при давлении 0,1 МПа, вычисленные по формуле
(2.4), приведены в табл. 2.5.
Данные о изобарном коэффициенте расширения, полученные
на основе экспериментальных данных по плотности, имеются
только для топлива Т-6 (табл. 2.6). Как видно, влияние давле-
ния на коэффициент at сравнительно невелико, и оно заметнее
при переходе на изотермы с более высокой температурой.
При повышении давления плотность топлива возрастает, но
незначительно. У реактивных топлив она возрастает на 1,5—
3,0% при повышении давления на 10 МПа. Влияние давления
на плотность становится более заметным при повышенных тем-
пературах (рис. 2.2).
Для вычисления плотности жидких топлив под давлением рь
если известно хотя бы одно ее значение р2, можно использовать
36
следующее соотношение {48, 49]:
Р1 — г» Рг
ь2
(2.5)
где >р, и р2— плотности топлива, кг/м3;
С, и С2—корреляционные факторы (безразмерные), которые находят по
графикам (рис. 2.3), соответственно при Т\, Р\ и Т2, Р2, ис-
пользуя ие критические, а псевдокритические значения темпе-
ратуры и давления; погрешность расчета для смесей углеводо-
родов обычно составляет 3—5%.
Для вычисления плотности топлив в интервале давлений
0,1—10 МПа и температур от —60 до 270 °C может быть ис-
пользовано линейное уравнение следующего вида:
Pt,p = Pt,po + ^(P~iO6) (2.6)
где pt, р — плотность топлива при заданных t vt'P, кг/м3;
pt, р 0 — то же, при t (°C) и Р= 105 Па;
Р — абсолютное давление, Па;
ф=Д/)—коэффициент пропорциональности, кг/(м3-Па), который в интер-
вале давлений 0,1<Р<10 МПа почти линейно зависит от темпера-
туры.
Таблица 2.6. Изобарный коэффициент расширения at топлива Т-6
в зависимости от температуры в интервале давлений 0,1—10 МПа
Темпера- тура, °C -103 при различном давлении, К~’
0,1 МПа 1 МПа 2 МПа 4 МПа 6 МПа 8 МПа 10 МПа
—60 0,7983 0,7977 0,7971 0,7959 0,7946 0,7934 0,7922
—50 0,8018 0,8013 0,8006 0,7993 0,7981 0,7968 0,7956
—40 0,8058 0,8052 0i,8045 0,8031 0,8018 0,8005 0,7992
—30 0,8101 0,8095 0,8087 0,8073 0,8058 0,8044 0,8031
—20 0,8149 0,8142 0,8134 0,8118 0,8103 0,8088 0,8073
—10 0,8201 0,8193 0,8184 0,8168 0,8151 0,8135 0,8119
0 0,8257 0,8249 0,8239 0,8221 0,8204 0,8186 0,8169
10 0,8318 0,8309 0,8299 0,8279 0,8261 0,8242 0,8223
20 0,8383 0,8374 0,8363 0,8342 0,8322 0,8302 0,8282
30 0,8454 0,8443 0,8432 0,8409 0,8387 0,8366 0,8345
40 0,8529 0,8518 0,8506 0,8482 0,8458 0,8435 0,8412
50 0,8610 0,8598 0,8585 0,8559 0,8533 0,8508 0,8484
60 0,8696 0,8683 0,8669 0,8641 0,8613 0,8587 0,8561
70 0,8787 0,8774 0,8758 0,8728 0,8699 0,8670 0,8642
80 0,8885 0,8870 0,8853 0,8821 0,8789 0,8759 0,8729
90 0,8998 0,8972 0,8954 0,8919 0,8885 0,8852 0,8821
100 0,9097 0,9080 0,9061 0,9023 0,8987 0,8951 0,8917
НО 0,9213 0,9194 0,9173 0,9133 0,9094 0,9066 0,9019
120 0,9336 0,9315 0,9292 0,9249 0,9207 0,9166 0,9127
130 0,9464 0,9442 0,9418 0,9371 0,9325 0,9282 0,9240
140 0,9600 0,9576 0,9550 0,9499 0,9450 0,9404 0,9358
150 0,9743 0,9718 0,9689 0,9634 0,9582 0,9531 0,9483
160 0,9894 0,9866 0,9836 0,9776 0,9719 0,9665 0,9613
170 1,0052 1,0023 0,9999 0,9925 0,9864 0,9806 0,9750
180 1,0220 1,0187 1,0151 1,0082 1,0016 0,9963 0,9893
190 1,0396 1,0360 1,0321 1,0246 1,0174 1,0107 1,0043
200 1,0580 1,0541 1,0499 1,0417 1,034] 1,0268 1,0199
37
Рис. 2.3. Номограмма для определения корреляционного фактора С (Ci и Сг)
по приведенным температуре Тпр и давлению РПр [48, 49]:
7’пр-=7’/7’кр Рлр=WKp, где Т — заданная температура-, 7'кр — критическая температура;
Р — заданное давление; Ркр — критическое давление.
Для топлива Т-1 зависимость ф от температуры при давлениях 0,1 <Р<
<10 МПа может быть представлена формулой:
ф = (0,5600 4-0,0082/)-IO-6 (2.7)
С некоторой допустимой погрешностью по формуле (2.7)
можно рассчитывать значения коэффициента ф для других ре-
активных топлив.
38
Влияние давления на изменение объема топлива при посто-
янной температуре характеризуется изотермическим коэффици-
ентом сжимаемости рР, определяемым соотношением
_ 1 ( dv \
^р = ~ V [дР )т
(2.8)
где I нтт I —производная объема по давлению при T=const.
\иг If
Из совместного решения уравнений (2.6) и (2.8) следует,
что
о (2.9)
' Р*,р=Ю5 + 4> (Р-Ю~8—1)
По экспериментальным данным для топлива Т-1 при / =
— ЮО°C и Р= 100-105 Па изотермический коэффициент сжи-
маемости 0Р равен 1,54-10~9 Па”1, а вычисленный по форму-
ле (2.9) —1,78-10—9 Па-1; погрешность расчета составляет
15,6%.
Таблица 2.7 Изотермический коэффициент сжимаемости ₽Р топлива Т-6
в зависимости от температуры в интервале давлений 0,1—10 МПа
(по данным ТЦ BjO «Нефтехим» — ЦИАМ)
Темпера- тура, °C Рр'1012 при разном давлении, Па-1
0,1 МПа 1 МПа 2 МПа 4 МПа 6 МПа 8 МПа 10 МПа
—60 510,32 510,84 511,12 511,95 515,10 523,55 535,76
—50 536,05 535,25 536,52 537,82 541,91 551,95 566,51
—40 563,70 562,96 564,58 565,81 570,49 582,11 599,04
—30 593'41 593,95 594,48 595,47 601,02 614,21 633,54
—20 625,-33 625,93 626,55 627,75 633,67 648,46 670,29
— 10 65935 660,08 661,12 662,75 668,64 685,10 709,57
0 696,56 697,07 697,98 699,45 706,14 724,38 751,68
10 736,25 736,85 737,90 740,26 746,42 766,58 796,98
20 77839 779,50 780,15 781,52 786,73 812,03 #45,88
30 826,03 828,56 829,68 832,90 836,37 861,06 898,80
40 87438 876,71 878,52 872,00 886,68 914,07 956,26
50 928,’28 928,95 929,50 930,85 941,01 971,50 1018,80
60 986,22 986,62 987,08 988,05 999,78 1033,84 1087,08
70 104832 1049,37 1049,67 1050,63 1063,45 1101,64 1161,78
80 И16,'86 1117,54 1118,10 1118,84 1132,49 1175,50 1243,72
90 119036 1182,74 1178,18 1182,77 1207,48 1256,11 1338,78
100 1270,59 1270,75 1270,96 1271,69 1289,00 1344,19 1432,97
110 1357 38 1357,69 1357,78 1358,24 1370,71 1440,58 1542,40
120 1452,22 1456,34 1460,25 1467,91 1474,31 1546,16 1663,32
130 1555'25 1560,56 1564,32 1573,40 1579,57 1661,92 1797,10
140 166738 1671,68 1676,08 1685,62 1694,30 1788,92 1945,25
150 1789,78 1795,50 1801,32 1811,32 1819,37 1928,30 2109,42
160 192337 1927,91 1931,85 1939,31 1955,69 2081,29 2291,42
170 2068,38 2075,84 2082,56 2094,42 2104,22 2249,20 2493,18
180 2228,77 223536 2242,35 2254,54 2265,97 2433,40 2716,77
190 2399,39 2406,23 2414,18 2429,55 2441,95 2635,30 2964,36
200 2587'46 259634 2604,07 2620,38 2633,20 2856,38 3238,20
39
Данные о изотермическом коэффициенте сжимаемости име-
ются только для топлива Т-6 (табл. 2.7). Его величина возра-
стает при повышении давления и тем более, чем выше темпера-
тура изотермы. При отсутствии экспериментальных данных по
другим топливам можно пользоваться значениями коэффициен-
та сжимаемости рР для топлива Т-6. Погрешность при этом бу-
дет небольшой, так как влияние давления на плотность жидко-
стей весьма слабое и, следовательно, различия по этому пока-
зателю для других топлив также не могут быть значительными.
Интенсивность изменения давления при нагревании топлива
при постоянном объеме характеризуется изохорным коэффици-
ентом давления у. Он определяется соотношением
1 { дР \
7- р ( дТ jv (2.10)
тде
— производная давления по температуре при V= const.
Однако на практике изохорный коэффициент давления удоб-
нее определять, используя следующее соотношение:
- (2.11)
Значения коэффициента у для реактивных топлив, соответ-
ствующие температуре / = 20°С и давлению Р = 105Па, рассчи-
танные по формуле (2.11), приведены выше в табл. 2.4.
Для вычисления критических параметров топлива предло-
жено большое число эмпирических формул [49—51]. Однако
полученные с их помощью значения ркр, Ткр и Ркр, как правило,
не увязываются между собой в уравнении состояния и не согла-
суются со значениями, полученными из экспериментальных за-
висимостей давления насыщенных паров от температуры.
Более надежные значения критической плотности получают-
ся, если за основу принимать групповой углеводородный состав
топлива и использовать следующую формулу
Ркр = ФгРпйп 4" фаРнйн + фзРайа (2.12)
где Ркр — критическая плотность, кг/м3;
gD, gn, gt — массовые доли в топливе парафиновых вместе с олефиновыми,
нафтеновых и ароматических (в том числе бициклических) уг-
леводородов соответственно;
рп, Рк, Ра — критические плотности парафиновых, нафтеновых и аромати-
ческих углеводородов при данном числе атомов углерода в мо-
лекуле, кг/м3;
Фь фг и фз — поправочные коэффициенты, учитывающие стерический эффект
молекулы (в первом приближении можно принимать равными:
Ф1= 1,05, фз= 1,0 и фз=0,94).
Сумма g’n+g’n+g's должна быть равна единице, если она меньше, то недо-
стающую до единицы часть добавляют к доле нафтеновых углеводородов.
Численные значения плотности рп, ри и ра находят по графикам (рис. 2.4).
При их построении были использованы данные о плотности индивидуальных
углеводородов в критической точке, приведенные в работе [49].
40
Рис. 2.4. Критическая плотность
ркр в зависимости от числа ато-
мов углерода п в приведенной
формуле молекулы топлива:
/ — парафиновые и олефиновые углево-
дороды; 2 — нафтеновые углеводороды;
3 _ ароматические углеводороды; точ-
ки соответствуют значениям ркр реак-
тивных топлив; при л=ооркр=243 кг/м3.
Значения плотности реактивных топлив в критической точке,
вычисленные по формуле (2.12), приведены ниже:
Топливо ... Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
р„р, кг/мэ . . 252 254 247J 249 251 251 253
С погрешностью не более 2% плотность топлив в критичес-
кой точке |ркр можно рассчитать по формуле, полученной на ба-
зе правила среднего диаметра. Согласно этому правилу:
ЛК/ I \ Fl Л (Рж + Рп)а \ ^кр —
Ркр-0-5(Рж + Рп)1[1-^1- (pjK + pn)J- i2_ti J (2.13)
где рж, рп — плотности жидкости и пара, кг/м3;
индексы 1 и 2 — соответствуют значениям плотности жидкости и пара при
температуре tt и t2-
Формула (2.13) становится более удобной для использова-
ния, если принять, что Л =20 °C и t2 равна среднемассовой тем-
пературе кипения ts. В этом случае плотность насыщенных па-
ров (рп1«0, а плотность паров топлива при среднемассовой тем-
пературе кипения pns может быть вычислена по формуле:
М
Pns=zRTs (2.14)
гдеЛ1 — масса моля, кг/кмоль;
R — универсальная газовая постоянная, равная 0,0831441 м3-бар/(кмольХ
ХК);
Т,— среднемассовая температура кипения топлива при давлении 0,1 Ма;
Z « 0,94 [49] —фактор сжимаемости (безразмерный).
С учетом указанных допущений формула (2.13) приводится
к следующему виду:
п л к Л P»s +pns ^р — 20 ~|
Ркр —0,5р2О|_1 — — Рм у- t&_20 [ (2.15)
где Рж», рп» — плотности жидкости и паров топлива при среднемассовой тем-
пературе кипения, кг/м3.
41
Плотность жидкого топлива на линии насыщения ржн мож-
но рассчитать по формуле:
(Г Ркр , 1 t—20 . ,
Ржн=[ 0,5(рж + рп) — /кр — 20 + J (Рж + Рп) — Рпн (2.16)
тдержв. рпн—плотность жидкости и паров топлива на линии насыщения при
температуре t, кг/м3;
рж и рп — плотности жидкости и паров топлива при 20 °C, кг/м3.
Плотность паров на линии насыщения рпн с погрешностью
не более 1 % можно вычислить по формуле:
МРН
Рпн = Zh^T-IO5 (2-17)
где М — масса моля, кг/кмоль;
Ря — давление насыщенных паров при температуре Т, Па;
Т — температура, К;
7? — универсальная газовая постоянная, равная 0,0831434 м3-бар/(кмоль X
ХК);
ZH — фактор сжимаемости паров на линии насыщения (безразмерный),
определяемый по формуле
ZH=ZH<o) + coZH(') • (2.18)
здесь ZH(tl) и Z„<'> — корреляционные функции фактора сжимаемости приве-
денных температуры Тпр=Т/Тпкр и давления Рар~Р/Рпю
(Тпкр и Рпкр — псевдокритические температура и давле-
ние); значения функций Zh(0) и Zh(/) приведены в табл.
2.8 и 2.9;
<о — фактор ацентрячности, учитывающий влияние приведен-
ного давления на величину ZH(/) для несимметричных
молекул.
Таблица 2.8. Корреляционные функции фактора сжимаемости Zs
чистых неполярных газов* на линии насыщения
при различных Т1ТПКР (52]
^НКр 20 н z'h 7/7ПКР Z°H z'h
0,56 0,959 0,070 0,82 0,781 0,140
0,58 0,953 0,077 0,84 0,756 0,135
0,60 0,947 0,083 0,86 0,73 0,125
0,62 0,940 0,090 0,88 •0,70 0,113
0,64 0,932 0,097 0,90 0,67 0,095
0,66 0,922 0,104 0,92 0,63 0,075
0,68 0,911 0,113 0,94 0,59 0,055
0,70 0,897 0,122 0,95 0,565 0,045
0,72 0,881 0,131 0,96 0,54 0,035
0,74 0,864 0,137 0,97 0,51 0,020
0,76 0,846 0,142 0,98 0,47 0,000
0,78 0,826 0,144 0,99 0,43 —0,030
0,80 0,804 0,144 1,00 0,291 —0,080
• У неполярных газов дипольный момент молекул близок илн равен нулю; к ним
относится большинство углеводородов, за исключением ароматических углеводородов.
42
Таблица 2.9. Корреляционные функции фактора сжимаемости ZB
чистых неполярных газов на линии насыщения при различных Р/Рпвр [55]
^/^пкр Z'B Р/Рцкр гон
0,05 0,935 0,000 0,70 0,59 —0,075
0,10 0,896 —0,002 0,75 0,56 —0,081
0,15 0,864 —0,005 0,80 0,53 —0,087
0,20 0,835 —0,008 0,85 0,50 —0,090
0,25 0,809 —0,012 0,90 0,47 —0,091
0,30 0,783 —0,018 0,92 0,45 —0,090
0,35 0,758 —0,025 0,94 0,43 —0,089
0,40 0,734 —0,033 0,95 0,42 —0,089
0,45 0,711 —0,041 0,96 0,41 —0,088
0,50 0,688 —0,049 0,97 0,40 —0,087
0,55 0,665 —0,056 0,98 0,38 —0,085
0,60 0,640 —0,063 0,99 0,35 —0,083
0,65 0,615 —0,069 1,00 0,291 —0,080
Таблица 2.10. Плотность реактивных топлив в жидком состоянии
на линии насыщения (по данным Н. Ф. Дубовкина и Л. Д. Абашиной)
Темпера- тура, °C Плотность, кг/м3
т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 878,1 837,2 835,6 846,9 861,3 898,0 823,9
—40 863,8 822,8 821,2 832,6 846,9 883,8 809,5
—20 849,6 808,4 806,8 818,2 832,6 869,6 795,1
0 835,3 794,0 792,4 803,8 818,3 855,3 780,7
20 821,0 779,6 778,0 789,5 804,0 841,1 766,3
40 806,7 765,2 763,6 775,1 789,7 826,9 751,9
60 792,4 750,8 749,2 760,8 775,4 812,7 734,7
80 778,2 736,4 734,8 746,4 761,0 798,4 723,1
100 763,9 722,0 720,4 732,1 746,7 784,2 708,7
120 749,6 707,6 706,0 717,7 732,4 770,0 696,9
140 735,3 693,6 694,2 703,3 718,0 755,8 677,6
160 728,0 676,0 675,7 689,0 703,8 741,6 660,4
180 705,9 657,7 656,7 672,5 661,5 727,3 640,3
200 687,2 638,8 636,9 653,5 670,5 720,0 619,4
220 659,6 618,8 616,2 633,7 651,0 700,2 597,3
240 635,1 597,7 594,5 613,1 629,7 679,9 573,9
260 609,2 575,2 571,3 591,1 609,3 659,0 549,0
280 581,8 550,3 546,4 567,6 586,7 637,2 521,5
300 551,2 524,3 519,1 541,7 562,3 614,2 491,3
320 518,6 491,4 488,4 512,9 535,8 590,4 453,8
340 481,3 453,4 452,9 480,1 506,1 564,6 413,8
360 436,2 403,7 407,9 437,8 471,6 536,2 —
380 — ___ 431,0 499,9 —
, 400 — — — — 365,7 467,8 —
топлив фактор ацеитричности может быть вычислен по
Для реактивных
формуле:
щ_ —lgPnp — 1,00
(2.19)
где Рар==р/Рпкр—приведенное давление паров при приведенной температуре
Tap*=T/Tiiitp“0,7j
43
Таблица 2.11. Плотность паров реактивных топлив на линии насыщения
(по данным Н. Ф. Дубовкина и Л. Д. Абашиной)
Темпера- тура, °C Плотность, кг/м3
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
100 0,9707 1,023 1,070 0,4900 0,6084 2,986
120 1,640 1,761 1,768 0,8807 1,065 —- 4,581
140 2,654 2,880 2,806 1,499 1,771 0,8646 6,749
160 4,062 4,518 4,271 2,428 2,844 1,283 9,653
180 6,042 6,741 6,236 3,784 4,283 1,907 13,48
200 8,705 9,697 9,018 5,667 6,268 2,910 18,34
220 12,19 13,62 12,60 8,316 8,868 4,328 24,62
240 16,65 18,75 17,33 11,91 13,31 6,225 32,41
260 22,52 25,22 23,48 16,75 16,85 8,794 42,73
280 29,88 34,07 31,25 23,15 22,57 12,21 55,76
300 39,44 44,03 41,57 31,96 30,13 16,67 73,14
320 51,98 60,97 55,20 43,69 39,78 22,25 98,92
340 69,27 82,90 73,67 60,21 52,61 29,58 142,3
360 94,27 116,6 101,6 84,62 70,26 39,57
380 — — — 94,00 57,55 —
400 — — — 142,4 71,22
420 — — — — — 99,69 —
^р, °C 252 254 247 249 251 251 253
Таблица 2.12. Фактор сжимаемости Z'-a> простых веществ* [52, 55]
z<°)
т пр 0,2 "х 0,4 0,6 0,8 ‘•° 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
0,80 0,851 0,066 0,100 0,133 0,164 0,192 0,225 0,258 0,287 0,318 0,347
0,85 0,882 0,067 0,101 0,134 0,165 0,194 0,226 0,258 0,287 0,316 0,345
0,90 0,904 0,778 0,102 0,135 0,167 0,198 0,229 0,258 0,288 0,316 0,345
0,95 0,920 0,819 0,697 0,145 0,176 0,205 0,235 0,262 0,292 0,321 0,347
1,00 0,932 0,849 0,756 0,638 0,291 0,231 0,250 0,278 0,304 0,329 0,356
1,05 0,942 0,874 0,800 0,714 0,609 0,470 0,341 0,320 0,332 0,350 0,372
1,10 0,950 0,893 0,833 0,767 0,691 0,607 0,512 0,442 0,408 0,402 0,405
1,15 0,958 0,908 0,858 0,805 0,746 0,684 0,620 0,562 0,514 0,484 0,477
1,20 0,963 0,921 0,879 0,835 0,788 0,737 0,690 0,640 0,598 0,568 0,553
1,30 0,971 0,940 0,909 0,878 0,846 0,811 0,780 0,749 0,718 0,691 0,671
1,40 0,977 0,952 0,929 0,908 0,883 0,859 0,838 0,817 0,795 0,777 0,759
1,60 0,985 0,971 0,957 0,944 0,930 0,917 0,904 0,893 0,882 0,872 0,863
1,70 0,988 0,977 0,966 0,956 0,946 0,936 0,926 0,919 0,911 0,903 0,896
1,80 0,991 0,982 0,974 0,966 0,958 0,950 0,944 0,937 0,931 0,926 0,921
1,90 0,993 0,986 0,980 0,974 0,968 0,962 0,958 0,952 0,948 0,944 0,940
2,00 0,995 0,989 0,984 0,979 0,975 0,971 0,968 0,964 0,961 0,959 0,956
3,00 1,001 1,002 1,003 1,004 1,005 1,007 1,008 1,010 1,012 1,014 1,016
* Вещества, имеющие симметричные молекулы (например, бензол, метан, дифеннл,
44
Р — давление паров при температуре Т (К);
Рпкр и Тпкр — псевдокритические давление и температура.
Для реактивных топлив фактор ацеитричности со, рассчитанный по форму-
ле (2.19), имеет следующие значения:
Топливо . . . Т-1 ТС-1 PT Т-8В Т-6
со ..... 0,1463 0,1752 0,1638 0,1707 0,2807
Данные о плотности жидкой и газовой фаз реактивных топ-
лив на линии насыщения, вычисленные по формулам (2.16) и
(2.17), приведены в табл. 2.10, 2.11, а также представлены на
рис. 2.5.
Для расчета плотности паров топлив р (кг/м3) в зависимо-
сти от температуры и давления используют уравнение состоя-
ния в следующем виде:
МР
Р — ZRT (2.20)
где Р—давление, бар;
R— универсальная газовая постоянная, равная 0,0831441 м3Х
X бар/(кмоль-К);
Z — фактор сжимаемости, определяемый по формуле [49]:
Z = Z<»> + coZ(') (2.21)
здесь со — фактор ацеитричности;
2<о> и Z<'>— корреляционные функции фактора сжимаемости в зависимости
от приведенной температуры и приведенного давления (табл.
2.12—2.17).
Плотность сжатых паров топлив за пределами критической
области определяется по формуле (2.20) с погрешностью, как
при различном значении РПр
2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,5 5,0 Т =ч 'пР Лер
0,376 0,405 0,433 0,461 0,490 0,519 0,547 0,576 0,605 0,675 0,746 0,8
0,374 0,403 0,431 0,459 0,487 0,515 0,542 0,569 0,597 0,663 0,730 0,85
0,373 0,402 0,430 0,458 0,485 0,512 0,538 0,565 0,591 0,665 0,718 0,90
0,375 0,403 0,430 0,457 0,484 0,510 0,536 0,561 0,587 0,647 0,709 0,95
0,381 0,407 0,433 0,458 0,484 0,509 0,534 0,557 0,582 0,642 0,702 1,0
0,393 0,417 0,441 0,466 0,489 0,512 0,535 0,557 0,580 0,639 0,700 1,05
0,420 0,440 0,462 0,484 0,504 0,525 0.547 0,567 0,582 0,643 0,699 1,Ю
0,478 0,485 0,498 0,513 0,529 0,546 0,563 0,581 0,600 0,651 0,705 1,15
0,545 0,544 0,548 0,554 0,563 0,574 0,587 0,601 0,618 0,664 0,714 1,20
0,657 0,649 0,644 0,642 0,642 0,645 0,651 0,659 0,668 0,701 0,740 1,30
0,745 0,734 0,725 0,720 0,718 0,718 0,722 0,727 0,734 0,754 0,781 1,40
0,855 0,848 0,843 0,840 0,836 0,834 0,833 0,834 0,835 0,844 0,860 1,60
0,889 0,883 0,879 0,875 0,873 0,872 0,872 0,873 0,874 0,882 0,895 1,70
0,916 0,913 0,910 0,908 0,907 0,906 0,906 0,907 0,904 0,914 0,925 1,80
0,936 0,933 0,931 0,930 0,929 0,929 0,930 0,932 0,934 0,941 0,950 1,90
0,954 0,953 0,953 0,952 0,952 0,952 0,954 0,954 0,956 0,962 0,972 2,00
1,019 1,022 1,025 1.028 1,030 1,033 1,036 1,038 1,041 1,049 1,058 3,00
триэтиламин н др.).
45
Таблица 2.13. Фактор сжимаемости Z<°> простых веществ
в двухфазной области [52, 55]
Т'пр при различном значении Рпр
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,90 0,778 0,701 0,102 0,118 0,135 0,151 0,168
0,91 0,787 0,715 0,104 0,120 0,136 0,152 0,167
0,92 0,795 0,728 0,650 0,122 0,138 0,153 0,169
0,93 0,805 0,740 0,666 0,124 0,140 0,155 0,170
0,94 0,812 0,751 0,681 0,125 0,142 0,157 0,173
0,95 0,819 0,762 0,697 0,612 0,145 0,160 0,176
0,96 0,826 0,722 0,711 0,632 0,149 0,164 0,180
0,97 0,832 0,782 0,724 0,652 0,56 0,170 0,186
0,98 0,838 0,791 0,735 0,669 0,591 0,177 0,193
0,99 0,844 0,800 0,746 0,685 0,616 0,514 0,205
1,00 0,849 0,807 0,757 0,699 0,638 0,554 0,291
1,01 0,854 0,813 0,767 0,713 0,654 0,583 0,476
1,02 0,860 0,820 0,776 0,726 0,672 0,608 0,525
1,03 . 0,865 0,826 0,784 0,737 0,687 . 0,630 0,558
1,04 0,870 0,833 0,793 0,748 0,701 0,648 0,586
1,05 0,874 0,838 0,800 0,758 0,714 0,665 0,609
Таблица 2.14. Фактор сжимаемости Z<°> простых веществ
в критической области [52, 55]
ГПР Z при различном значении Рпр
1,'0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
0,98 0,193 0,204 0,217 0,230 0,440 0,257 0,270 0,284 0,298 0,313 0,324
0,99 0,205 0,210 0,223 0,235 0,247 0,260 0,273 0,287 0,301 0,315 0,327
1,00 0,291 0,220 0,231 0,241 0,250 0,265 0,278 0,290 0,304 0,317 0,329
1,01 0,476 0,283 0,243 0,248 0,259 0,271 0,283 0,294 0,307 0,319 0,332
1,02 0,525 0,402 0,273 0,260 0,270 0,278 0,291 0,300 0,311 0,323 0,335
1,03 0,558 0,466 0,34 0,29 0,283 0,288 0,297 0,306 0,316 0,328 0,339
1,04 0,586 0,509 0,41 0,33 0,307 0,302 0,307 0,314 0,324 0,334 0,343
1,05 0,609 0,543 0,470 0,375 0,341 0,324 0,320 0,323 0,332 0,341 0,350
1,06 0,628 0,572 0,505 0,423 0,370 0,349 0,336 0,333 0,343 0,348 0,358
1,07 0,645 0,597 0,534 0,468 0,408 0,379 0,358 0,349 0,356 0,358 0,367
1,08 0,663 0,618 0,562 0,504 0,445 0,412 0,385 0,373 0,370 0,369 0,375
1,09 0,677 0,636 0,587 0,535 0,480 0,443 0,412 0,396 0,387 0,383 0,387
1,10 0,691 0,652 0,607 0,561 0,512 0,473 0,442 0,422 0,408 0,400 0,402
1,11 0,703 0,667 0,625 0,584 0,538 0,502 0,469 0,448 0,428 0,418 0,417
1 J3 0,726 0,693 0,658 0,621 0,584 0,549 0,520 0,494 0,472 0,456 0,450
1,15 0,746 0,714 0,684 0,652 0,620 0,589 0,562 0,536 0,514 0,495 0,484-
правило, не более 2%. В критической областй погрешность рас-
чета может достигать 10% и даже более. Максимальная по-
грешность расчета приходится на область температур
0,99 <; Тир <1,00 и область давлений 0,95<Рпр< 1,00.
Для идеальных газов Z=l. Для паров реактивных топлив,
при давлениях Р<1 МПа и при /^0°С фактор сжимаемости
можно принимать равным единице.
46
Таблица 2.15. Фактор сжимаемости чистых веществ* [56, 57]
т Л пр Z' при различном значении Рпр
0,2 0,4 0,6 0,8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 4,0 5,0
0,80 —0,095 —0,028 —0,044 —0,058 —0,07 —0,08 —0,10 -0,11 —0,12 —0,13 —0,14 —0,15 —0,16 —0,17 —0,18 —0,23 —0,26
0,85 —0,067 —0,031 —0,049 —0,064 —0,08 —0,09 —0,11 —0,12 —0,13 —0,14 —0,15 —0,16 —0,17 —0,18 —0,18 —0,22 —0,25
0,90 —0,042 —0,09 —0,053 —0,068 —0,085 —0,10 —0,11 —0,12 —0,13 —0,14 —0,15 —0,16 —0,17 —0,17 —0,18 —0,21 —0,24
0,95 —0,025 —0,050 —0,10 —0,072 —0,091 —0,10 —0,11 —0,12 —0,12 —0,13 —0,14 —0,15 —0,15 —0,16 —0,17 —0,20 —0,22
1,00 —0,012 -0,016 —0,020 —0,050 —0,080 —0,09 —0,099 —0,108 —0,115 —0,123 —0,13 —0,13 —0,14 —0,14 —0,15 —0,17 —0,20
1,05 0,000 0,001 0,005 0,015 0,02 0,01 —0,01 —0,04 —0,06 —0,07 —0,08 —0,09 —0,10 —0,10 -0,11 —0,14 —0,17
1,10 0,002 0,008 0,016 0,030 0,055 0,082 0,11 0,082 0,035 0,000 —0,02 —0,03 —0,05 —0,06 —0,07 —0,10 —0,13
1,20 0,009 0,018 0,028 0,044 0,069 0,10 0,13 0,16 0,17 0,17 0,16 0,14 0,12 0,09 —0,07 0,00 —0,04
1,30 0,013 0,027 0,041 0,055 0,072 0,10 0,13 0,16 0,18 0,20 0,20 0,20 0,20 0,19 0,18 0,10 0,04
1,4 0,016 0,032 0,049 0,065 0,082 0,10 0,13 0,16 0,18 0,19 0,20 0,21 0,21 0,21 0,20 0,15 0,11
1,5 0,017 0,035 0,052 0,070 0,088 0,10 0,13 0,15 0,17 0,18 0,20 0,20 0,21 0,21 0,21 0,20 0,17
1,6 0,018 0,036 0,054 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,20 0,21 0,22 0,21
1,7 0,018 0,036 0,054 0,07 0,09 0,10 0,11 0,13 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,24 0,25
1,8 0,018 0,036 0,054 0,07 0,09 0,10 0,11 0,13 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,26 0,29
1,9 0,018 0,035 0,05 0,07 0,09 0,10 0,11 0,13 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,26 0,30
2,0 0,016 0,031 0,05 0,07 0,08 0,10 0,11 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,19 0,20 0,21 0,26 0,30
3,0 0,01 0,02 0,03 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,23 0,28
♦ 2(')— поправочная функция, учитывающая несферичность молекул чистых веществ, т. е. веществ, состоящих из молекул одного строе-
ния; топлива состоят из молекул разного вида и использование функции Z^ применительно к ним следует рассматривать как первое прибли-
жение. Порядок цифр сохранен по первоисточнику.
Таблица 2.16. Фактор сжимаемости Z('> чистых веществ
в двухфазной области [56, 57]*
т 1 пр при различном значении Рцр
0,4 0,6 0,8 1,0
0,90 —0,09 —0,053 —0,068 —0,085
0 j91 —0,08 —0,053 —0,069 —0,087
0,92 —0,072 —0,18 —0,070 —0,089
0^93 —0,066 —0,15 —0,071 —0,090
0,94 —0,058 —0,12 —0,072 -—0,091
0,95 —0,050 —0,10 —0,072 —0,091
0,96 —0,042 —0,08 —0,072 —0,091
0,97 —0,035 —0,065 —0,14 —0,091
0,98 —0,027 —0,050 —0,11 —0,090
0,99 —0,021 —0,033 —0,08 —0,087
1,00 —0,016 —0,020 —0,05 —0,080
1,01 —0,012 —0,012 —0,02 —0,02
1,02 —0,008 —0,006 —0,00 —0,01
1,03 —0,005 —0,001 0,005 0,00
1,04 —0,002 0,002 0,010 0,01
1,05 0,001 0,005 0,015 0,02
* Порядок цифр сохранен по первоисточнику.
Таблица 2.17. Фактор сжимаемости Z^ чистых веществ
в критической области [56, 57]*
гпр при различном значении Рщ,
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,98 0,99 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,13 1,15 —0,090 —0,099 —0,109 —0,118 —0,125 —0,130
—0,087 —0,095 —0,104 —0,114 —0,121 —0,127
—0,080 —0,090 —0,099 —0,108 —0,115 —0,123
—0,02 —0,080 —0,091 —0,102 —0,10 —0,100
—0,01 —0,065 —0,082 —0,095 —0,09 —0,09
0,00 —0,047 —0,068 —0,085 —0,08 —0,09
0,01 —0,025 —0,050 —0,073 —0,07 —0,08
0,02 0,01 —0,01 —0,04 —0,06 —0,07
0,03 0,06 0,07 —0,02 —0,05 —0,073
0,04 0,08 0,09 0,000 —0,038 —0,059
0,047 0,08 0,10 0,030 —0,015 —0,041
0,050 0,08 0,11 0,056 0,012 —0,022
0,055 0,082 0,11 0,082 0,035 0,000
0 057 0,085 0,12 0,099 0,062 0,020
0^062 0,089 0,12 0,123 0,105 0,060
0,064 0,093 0,122 0,140 0,136 0,100
♦ Порядок цифр сохранен по первоисточнику.
48
Рис. 2.5. Плотность р реактивных топлив
РТ и Т-6 на линии насыщения в зависи-
мости от температуры t.
Данные о факторе сжимаемости
необходимы для учета влияния дав-
ления на плотность паров при рас-
чете кавитационных явлений в эле-
ментах топливной системы двига-
телей и оценки их динамических ха-
рактеристик при использовании топ-
лива в качестве хладагента, а так-
же во многих других случаях.
2.2. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ
Давление насыщенных паров — это давление паров, находящих-
ся в состоянии динамического равновесия с жидкой фазой при
данной температуре. Оно определяет пожароопасность и пуско-
вые свойства топлива, кавитационные характеристики топливных
систем, потери топлива от испарения, влияет на работу тепло-
обменных устройств и камеры сгорания.
Давление насыщенного пара реактивных топлив на 10—20%
выше, чем этого следовало бы ожидать, исходя из аддитивно-
сти. Различие в составах жидкой и паровой фаз возрастает при
понижении температуры и повышении давления, при которых
происходит испарение топлива: при низких температурах пары
богаче углеводородами из низкокипящих фракций. Давление-
насыщенных паров над выпуклой поверхностью (например, у
поверхности капли) несколько выше, чем над плоской. Однако
влияние кривизны поверхности раздела фаз на давление паров
невелико.
При прочих равных условиях давление насыщенных паров
топлива тем выше, чем больше отношение объема, занимаемого
жидкостью, к объему надтоп-
ливного пространства (рис.
2.6). Максимальное давление
насыщенных паров достигает-
ся при соотношении Уп/Уж—>-
-^0.
Рис. 2.6. Давление насыщенных па-
ров топлив р в зависимости от отно-
шения ViK/Vn:
/— топливо Т-2, 100 °C; 2— то же, 60 °C;
3 — топливо Т-1, 100 °C; 4—авиационный
беизин, 30 °C; В=УЖ/УП, где Уж — объем
Жидкой фазы, Уп — объем паровой фазы.
4—900
4£>
Таблица 2.18. Давление насыщенных паров р
предварительно дегазированных реактивных топлив
при соотношении VM,!Vn=4
р-10-5, Па
Темпера- тура, °C Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
20 0,009088 0,009199 0,011154 0,003267 0,004228 0,003264 0,057066
40 0,022536 0,023502 0,027050 0,008989 0,011190 0,007590 0,120295
60 0,050111 0,053650 0,058990 0,021900 0,026349 0,015520 0,231861
80 0,101786 0,111537 0,117790 0,048236 0,056309 0,030821 0,414890
100 0,191623 0,214392 0,218360 0,097624 0,110927 0,055489 0,697520
120 0,338266 0,385580 0,380170 0,183899 0,203957 0,094102 1,11229
140 0,565150 0,655170 0,627270 0,325821 0,353532 0,151624 1,69535
160 0,900530 1,06005 0,988250 0,547570 0,589310 0,233781 2,48542
180 1,37711 1,62730 1,49568 0,879020 0,914700 0,361134 3,52273
200 2,02698 2,38067 2,18579 1,35575 1,36791 0,569900 4,84774
220 2,87044 3,37698 3,09748 2,01883 1,98002 0,866680 6,50083
240 3,95603 4,66143 4,27168 2,91433 2,78451 1,27564 8,52038
260 5,32254 6,28072 5,75081 4,09279 3,81706 1,82393 10,9428
280 7,00921 8,28208 7,57738 5,60827 5,11445 2,54132 13,8022
300 9,05460 10,7122 9,79353 7,51795 6,71443 3,45978 17,1289
320 11,49660 13,6172 12,4411 9,88051 8,65444 4,61327 20,9498
340 14,37170 17,0411 15.5592 12,7561 10,9718 6,03697 25,2888
360 17,7145 21,0261 19,1862 16,2050 13,7031 7,76693 —
380 21,5565 — 23,3566 20,2870 16,8826 9,83964 —
400 — 20,5432 12,2913 —
420 — — — — — 15,1582 —
Ткр, К 660 647 654 662 680 712 619
Ркр-10-е, 23,0 24,2 23,6 22,4 21,4 18,3 26,7
Па
Табулированные значения давления насыщенных паров реак-
тивных топлив при V;K/Vn = 4 приведены в табл. 2.18. Они вы-
числены по формуле:
lgp=4 —4 (2-22)
где р — давление насыщенных паров, Па (мм рт. ст.);
Т — температура топлива, К;
А и В — коэффициенты, постоянные для дайной марки топлива, их значения
приведены в табл. 2.19.
Как следует из рассмотрения рис. 2.7, формула (2.22) с ко-
эффициентами А и В вполне удовлетворительно обобщает экс-
периментальные данные. Конкретные образцы товарных топлив
могут иметь давление, отличающееся от рекомендуемого, вслед-
ствие отклонений по фракционному и химическому составу, до-
пускаемых требованиями действующих ГОСТ на топлива.
Давление насыщенных паров в критической точке определя-
ется также по формуле (2.22) при подстановке в нее значения
критической температуры. Критическую температуру в пер-
50
Рис. 2.7. Логарифм давления насыщенных паров р топлив в зависимости от
обратной температуры Т~1:
--------по формуле (2.22); •, * —экспериментальные данные; О—точки, соответ-
ствующие условиям критического состояния.
вом приближении можно рассматривать как аддитивную вели-
чину [59]. При таком допущении
Ткр = Фт^пТкр П + Ф-2Гн^кр Н + ФзгаТкр а (2.23)
где ТКр — критическая температура, К;
fa, га — объемные доли парафиновых, нафтеновых н ароматиче-
. ских углеводородов в топливе;
Гкр п, Ткр н и Ткр а — критическая температура парафиновых, нафтеновых и
ароматических углеводородов соответственно, К;
<Р1, Фа и фз — поправочные коэффициенты, которые принимают равны-
ми 1,05, 1,0 и 0,94 соответственно [58].
В целях упрощения расчетной формулы олефиновые углево-
дороды (их в реактивных топливах менее 2%) суммируются с
парафиновыми, а равенство суммы всех компонентов единице
4*
51
Таблица 2.19. Коэффициенты А и В в формуле (2.22) [58]
Топливо А* В Интервал температур, °C
ы 9,0325 (6,9075) 1762,83 180-т-/кр
9,1342 (7,0094) 1810,48 604-200
9,1205 (6,9956) 1771,42 160-Икр
ТС-1 9,3423 (7,2173) 1869,94 604-160
РТ 9,0728 (6,1692) 1766,40 60—£кр
Т.8 9,3960 (7,2710) 2017,47 60“/кр
9,0963 (6,9713) 1873,83 1604-1кР
Т-8В 9,2446 (7,1197) 1940,27 604-160
9,2451 (7,1202) 2124,16 1704-^кр
Т-6 8,2534 (6,1290) 1682,65 604-170
Т-2 8,8275 (5,7028) 1486,65 60—^кр
* Значения без скобок —для давления, выраженного в Па, в скобках — в мм рт. ст.
Рис. 2.8. Критическая темпера-
тура Ткр парафиновых (/),
нафтеновых (2) и ароматиче-
ских (3) углеводородов в за-
висимости от числа атомов уг-
лерода п в приведенной фор-
муле молекулы топлива [58].
достигается за счет кор-
ректировки содержания
нафтеновых углеводоро-
дов.
Значения критической
температуры для соответ-
ствующих групп углево-
дородов принимают по графикам рис. 2.8 при п, соответствую-
щем числу атомов углерода в приведенной формуле данной
марки топлива.
Удобной для расчетного определения критической темпера-
туры Гкр является следующая формула:
Т'кр -- Та
1 -(ар/а)1/" (Т/Т„)
1 — (о0/Ф1/га
(2.24)
где а и <т0 — поверхностное натяжение соответственно при температуре Т
и То;
п — показатель степени, равный для реактивных топлив 1,27 [59].
2.3. ВЯЗКОСТЬ
Вязкость — свойство жидкости (газа) оказывать сопротивление
перемещению под действием внешних сил одной части жидкости
(газа) относительно другой.
Молекулы углеводородов и особенно парафиновых углеводо-
родов склонны к образованию ассоциатов, которые тем крупнее
и многочисленнее, чем ниже температура среды [88]. В связи
52
с этим реактивные топлива в той или иной мере обладают тик-
сотропными свойствами, т. е. их вязкость зависит от градиента
скоростей. Чем больше градиент скоростей в потоке, тем ниже
вязкость топлива.
Энергия связей молекул в ассоциатах незначительная, поэто-
му они весьма неустойчивы и легко разрушаются механическим
путем и при повышении температуры. Однако при отрицатель-
ных температурах (для каждого топлива она своя) склонность
реактивных топлив к образованию ассоциатов следует учиты-
вать при рассмотрении вопросов, связанных с прокачкой топли-
ва по элементам топливной системы летательного аппарата и
силовой установки.
Следует отметить, что изучение условий образования ассо-
циатов молекул и их влияния на вязкость и текучесть реактив-
ных топлив находится еще в начальной стадии. Ниже рассмат-
риваются данные о вязкости реактивных топлив, полученные на
капиллярных вискозиметрах с относительно малым градиентом
скоростей.
Различают динамическую ц и кинематическую v вязкости,
которые связаны следующим соотношением:
v = -£- (2.25)
где V — кинематическая вязкость, м2/с;
у,— динамическая вязкость, Па-с;
р — плотность жидкого топлива, кг/м3.
Определение кинематической вязкости реактивных топлив
производится по ГОСТ 33—82. В стандартах на топлива предус-
матривается определение кинематической вязкости, как правило,
при температурах 20 и —40 °C. При других температурах вяз-
кость определяется только в случае необходимости.
Экспериментальные данные по кинематической вязкости ре-
активных топлив при стандартных температурах приведены в
табл. 2.20. Большое различие в значениях вязкости топлив РТ
и ТС-1 по ГОСТ при температуре —40 °C обусловлено тем, что
температура конца кипения топлива РТ допускается до 280 °C,
а топлива ТС-1—до 250 °C.
Значения кинематической (v) и динамической (ц) вязкостей
топлив в зависимости от температуры приведены в табл. 2.21
и 2.22. Для их вычисления были использованы следующие урав-
нения:
л
lglg(103v4-l)=-^-B (2.26)
lg 1g (103у + 1) = -у--D (2,27)
где v — кинематическая вязкость, м2/с;
у —динамическая вязкость, Па-с;
Т — температура, К.
А, В, С, D — коэффициенты, постоянные для каждого топлива, их значения
приведены в табл. 2.23.
53
Таблица 2.20. Кинематическая вязкость v реактивных топлив*
Топливо V, мм‘/с
по ГОСТ фактическая по ГОСТ фактическая
При температуре 20 °C При температуре —40 °C
ТС-1 >1,25 - 1,25 ч-1,38 1,34 <8 4,874-6,07 5,42
Т-1 >1,50 1,564-1,75 1,66 <16 7,044-8,83 8,59
РТ >1,25 1,274-2,48 1,34 <16 4,704-6,17 5,00
Т-8 >1,5 1,504-1,80 1,55 <16 6,404-8,20 8,05
Т-8В >1,5 1,764-2,17 1,93 <16 9,864-11,06 10,46
Т-6** <4,5 3,584-4,25 4,17 <60 54,94-65,1 60-
Т-2 . >1,05 1,084-1,24 1,12 <6 3,914-5,10 4,22
* Числитель — диапазон изменения, знаменатель — среднее значение.
♦♦ По ГОСТ 12308-80.
Таблица 2.21. Кинематическая вязкость v реактивных топлив
в зависимости от температуры
Темпера- тура, °C V, мм’/с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 26,73 13,33 11,45 25,08 33,91 380,3 ifcigx. 9,73
—50 14,14 8,09 7,24 13,25 17,52 151,1 6,13
—40 8,59 5,42 5,00 8,05 10,46 59,99 4,22
—30 5,75 3,89 3,68 5,38 6,91 29,53 3,Ю
—20 4,13 2,95 2,83 3,87 4,91 16,90 2,38
—10 ЗД2 2,32 2,26 2,92 3,68 10,78 1,90
0 2,46 1,89 1,86 2,30 2,88 7,44 1,56
20 ^66 1,34 1,34 1,55 1,93 4,17 1,12
40 1,21 1,01 1,03 1,13 1,40 2,70 0,854
60 0,935 0,802 0,824 0,874 1,08 1,92 0,681
80 0,753 0,658 0,682 0,703 0,868 1,45 0,562
100 о; 625 0,555 0,580 0,583 0,720 1,15 0,476
120 0,531 0,479 0,503 0,495 0,612 0,942 0,411
140 0j461 0,420 0,443 0,428 0,530 0,793 0,361
160 0,406 0,373 0,396 0,377 0,467 0,681 0,322
180 0,362 0,336 0,358 0,336 0,417 0,595 0,290
200 0,326 0,305 0,327 0,303 0,376 0,527 0,264
54
Таблица 2.22. Динамическая вязкость ц реактивных Топлив
в зависимости от температуры
Темпера- тура, °C ц, мПа-с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-1
—60 23,47 11,16 9,57 21,24 29,21 468,7 8,02
—50 12,59 6,87 6,13 11,40 15,43 140,0 4,91
—40 7,42 4,46 4,11 6,70 8,86 53,02 3,42
—30 4,86 3,16 2,98 4,53 5,79 25,11 2,46
-20 3,51 2,38 2,28 3,17 4,09 14,69 1,89
—10 2,58 1,84 1,80 2,35 3,02 9,19 1,49
0 2,05 1,50 1,47 1,85 2,36 6,36 1,22
20 1,36 1,04 1,04 1,22 1 ,55 3,51 - 0,860
40 0,980 0,772 0,790 0,880 1 ,П 2,23 0,642
60 0,741 0,602 0,617 0,665 0,837 1,560 0,507
80 0,586 0,485 0,501 0,525 0,660 1,158 0,406
100 0,477 0,401 0,418 0,427 0,538 0,902 0,337
120 0,398 0,339 0,355 0,355 0,448 0,725 0,285
140 0,339 0,291 0,306 0,301 0,380 0,599 0,245
160 0,293 0,253 0,268 0,260 0,329 0,505 0,214
180 0,256 0,223 0,237 0,227 0,287 0,433 0,189
200 0,226 0,198 1 0,212 0,200 0,254 ! 0,376 0,168
Таблица 2.23. Коэффициенты А, В, С и D в уравнениях (2.26) и (2.27)
w средние квадратичные отклонения Д между экспериментальными
и расчетными значениями вязкости реактивных топлив
Топ- ливо Уравнение (2.26) Уравнение (2.27)
А В Д, % с D д. %
т-1 414,742 1,78791 3,34 457,762 1,99834 6,05
ТС-1 387,366 1,75551 3,84 435,724 2,00246 6,07
РТ 368,122 1,68882 2,45 415,549 1,93317 5,98
Т-8 422,774 1,83371 5,50 471,171 2,07449 2,18
Т-8В 405,368 1,71478 2,61 450,437 1,93590 6,31
Т-6 453,168 1,69323 0,14 495,816 1,88926 5,73
Т-2 389,849 1,81717 4,13 440,194 2,07934 5,55
Сопоставление расчетных значений вязкости с эксперимен-
тальными данными представлено на рис. 2.9 и 2.10. Как видно,
согласование расчетных данных с экспериментальными вполне
удовлетворительное.
Для пересчета динамической вязкости по давлению рекомен-
дуется использовать формулу [49]:
u 10-6 Р_____1
1g = —-70^1----[0,0239 + 0,01638 (1ОЗцо)М’«] (2.28)
где ц— вязкость при t и Р, Па-с;
Но— вязкость при t и Р=0,1 МПа, Па-с;
Р — давление абсолютное, Па.
Средняя погрешность расчета по формуле (2.28) не превы-
шает 5%.
55
Рис. 2.9. Двойной логарифм кинематической вязкости V жидких топлив в
зависимости от обратной температуры Г-1:
— по формуле (2.26); О — экспериментальные данные.
Рис. 2.10. Двойной логарифм динамической вязкости р, жидких топлив в за-
висимости от обратной температуры Т~1.
Зависимость динамической вязкости от давления может быть
представлена также уравнением:
р = -|-К (10_И Р — 1) (2.29)
где ц0—динамическая вязкость при t и Р=0,1 МПа, Па-с;
Р— абсолютное давление, Па;
К—коэффициент пропорциональности, его приближенные значения для
топлива Т-6 представлены ниже:
t, °C .... 20 50 120 200
К-106 . . . . 0,565 0,238 0,091 0,040
Для вычисления кинематической вязкости смесей реактив-
ных топлив рекомендуется использовать следующую формулу:
lgvCM= i\ lg Vj +r2 lgv2 (2.30)
где Vi и v2— кинематическая вязкость компонентов 1 и 2 смеси;
г, и г2 — мольные доли компонентов 1 и 2 смеси.
Средняя погрешность расчета по формуле (2.30) не превы-
шает 6%.
Экспериментальные данные по вязкости паров реактивных
топлив отсутствуют. Расчетные значения динамической вязкости
паров реактивных топлив приведены в табл. 2.24. Для их вычис-
ления была использована формула [60]:
р0= 0,265-10~3 М ' /Ркр'10_!_0,88-Ю-5 (2.31)
1 кр
где Цо — динамическая вязкость паров при /=0°С и Р=0,1 МПа, Па-с;
Л4 — масса моля, кг/кмоль;
Ткр — критическая температура, К;
Ркр — критическое давление, Па.
56
Таблица 2.24. Динамическая вязкость Ц паров реактивных топлив
при давлении 0,1 МПа
ц-108, Па- С
Темпера- тура, °C Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 4,118 4,199 4,129 4,013 3,977 3,710 4,340
—40 4,505 4,593 4,517 4,390 4,351 4,058 4,748
—20 4,891 4,988 4,904 4,767 4,725 4,407 5,155
0 5,278 5,382 5,292 5,144 5,098 4,755 5,563
20 5,665 5,776 5,680 5,521 5,471 5,103 5,970
40 6,051 6,171 6,067 5,897 5,845 5,452 6,378
60 6,438 6,565 6,455 6,275 6,218 5,800 6,786
80 6,825 6,959 6,843 6,651 6,592 6,148 7,193
00 7,211 7,353 7,230 7,028 6,965 6,497 7,601
120 7,598 7,748 7,618 7,405 7,339 6,845 8,008
140 7,985 8,142 8,006 7,782 7,712 7,193 8,416
160 8,371 8,536 8,393 8,159 8,086 7,542 8,823
180 8,758 8,931 8,781 8,536 8,459 7,890 9,231
200 9,145 9,325 9,169 8,912 8,833 8,238 9,638
220 9,531 9,719 9,557 9,289 9,206 8,587 10,046
240 9,918 10,113 9,944 9,666 9,560 8,935 10,453
260 10,305 10,508 10,332 10,043 9,953 9,284 10,861
280 10,691 10,962 10,720 10,420 10,327 9,632 11,269
зсо 11,078 11,296 11,107 10,797 10,700 9,980 11,676
320 11,465 11,691 11,495 11,173 11,074 10,329 12,084
340 11,851 12,085 11,883 11,550 11,447 10,677 12,491
360 12,238 12,479 12,270 11,927 11,821 11,025 12,900
380 12,625 .12,873 12,658 12,304 12,194 11,374 13,306
400 13,011 13,268 13,046 12,681 12,567 11,722 13,714
Правомерность использования формулы (2.31) подтвержда-
ется обобщенным графиком, приведенным на рис. 2.11. Динами-
ческая вязкость паров пересчитывается в кинематическую по
формуле (2.25).
Пересчет динамической вязкости паров по температуре про-
изводится по формуле:
' ц= ра(Т/Т0)* (2.32)
где р и цо — динамические вязкости паров при температурах Т и То, Па • с;
k — показатель степени, определяемый по экспериментальным дан-
ным; при 7’о<7’<7’о+200 показатель степени в первом прибли-
жении можно принимать равным единице.
Рис. 2.11, Усредненная динамическая
вязкость паров ц0 углеводородов, эфи-
ра и топлива Т-1 в зависимости от па-
раметра П:
М1^ / PKD \1/s
I -I при /=0 °C [60].
'кр--------\ Itw у
-------—по формуле (2.31); / — этилен;
•2 —этан; 3—ацетилен; 4 — пропилен; 5 —
2-метилпропан; 6— диэтиловый эфир; 7 —
пропан; 8 — «'бугаи; 9 — 2-метилбутан; 10—
«-пентан; 11— бензол; 12 — циклогексан; 13 •—
«-гексан; 14 — «-гептан; 15 — м-октан; 16—
топливо Т-1.
57
Рис. 2.12. Номограмма для определения отношения ц/ц0 в зависимости от
приведенных температуры ТУр и давления Рпр [51]:
Т'пр=777'кр Р„р=Р/Рк„, где Т — заданная температура; Ркр — критическая температура;
Р — заданное давление; Ркр — критическое давление,
Вязкость сжатых паров топлив может быть вычислена по
методике, основанной на подтвержденном экспериментально по-
ложении: отношение вязкости паров при заданных давлении и
температуре к вязкости их при той же температуре и атмосфер-
ном давлении является функцией приведенных параметров,
т. е. [61]:
[1/Цо = f (ТПр, Рпр) (2.33)
где р.— вязкость газа или смеси газов при заданных давлении н тем-
пературе;
р,0—вязкость газа или смеси газов при атмосферном давлении и
той же заданной температуре;
Тпр—приведенная температура, равная Т/ТкР для чистого газа нли
Т/T„r.v для смеси (Г — температура, К;
Тир и Тпкр—критическая и псевдокритическая температуры, К);
Рпр—приведенное давление, равное Р/РКр для чистого газа или
Р/Рпкр для смеси (Р— давление, Па; РкР и Рпкр — критическое
и псевдокритическое давление, Па).
Зависимость, выраженная формулой (2.33), представлена на
рис. 2.12.
58
Указанная методика [61] позволяет вычислять вязкость сме-
сей паров с относительно малой разностью в молекулярных
массах с погрешностью около 5,5%.
2.4. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Теплопроводность — молекулярный перенос теплоты в теле (или
между телами), обусловленный переменностью температурного
поля тела (или контактирующих между собой тел). Количест-
венно теплопроводность определяется величиной коэффициента
теплопроводности X (в дальнейшем для краткости используется
термин теплопроводность).
Экспериментальных данных по теплопроводности реактив-
ных топлив в жидком состоянии очень мало. Имеющиеся дан-
ные представлены в виде зависимостей на рис. 2.13 и 2.14. Вид-
но, что по теплопроводности реактивные топлива различаются
незначительно.
Табулированные по температуре значения теплопроводно-
стей для жидких реактивных топлив и их паров при атмосфер-
ном давлении приведены в табл. 2.25 и 2.26 (расчетные форму-
лы, по которым вычислялись эти значения, даны ниже).
При отсутствии экспериментальных данных теплопровод-
ность жидких топлив при температуре О °C Ло можно рассчитать
по следующей формуле [63, 64]:
, с₽Ро4/з . .
гдеХо — теплопроводность при О °C, Вт/(м-К);
Ср — изобарная теплоемкость при О °C, кДж/(кг-К);
ро — плотность топлива при О °C, кг/м3;
М — масса моля, кг/кмоль;
ео — степень ассоциации жидкости; для углеводородов и их смесей е«1.
Формула (2.34) удовлетворительно описывает эксперимен-
тальные данные (рис. 2.15) при <р = 0,26-10~4 и ф = 0,046 Вт/(м*
•К).
В интервале от температуры плавления до температуры на-
чала кипения топлива зависимость теплопроводности от темпе-
(2.34)
Рис. 2.13. Теплопроводность X топ-
лив Т-1 и Т-6 в зависимости от тем-
пературы /:
--------по формуле (2.35); Т-1 — по дан-
яым МЭИ.
Таблица 2.25. Теплопроводность ?.» жидких реактивных топлив
(по формуле 2.35)
Темпера- тура, °C Т^.ВтДм-К)
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 0,1280 0,1263 0,1263 0,1255 0,1241 0,1229 0,1286
—40 0,1252 0,1230 0,1231 0,1223 0,1212 0,1203 0,1252
—20 0,1234 0,1198 0,1199 0,1191 0,1182 0,1177 0,1219
0 0,1196 0,1166 0,1167 0,1159 0,1153 0,1151 0,1186
20 0,1168 0,1134 0,1135 0,1127 0,1124 0,1125 0,1153
40 0,1140 0,1102 0,1103 0,1095 0,1094 0,1099 0,1120
60 0,1106 0,1069 0,1071 0,1063 0,1065 0,1073 0,1086
80 0,1084 0,1037 0,1039 0,1031 0,1035 0,1033 0,1053
100 0,1056 0,1005 0,1006 0,0998 0,1005 0,1021 0,1019
.120 0,1028 0,0973 0,0974 0,0966 0,0976 0,0995 0,0980
140 0,1000 0,0941 0,0942 0,0934 0,0946 0,0971 0,0953
160 0,0972 0,0908 0,0910 0,0902 0,0916 0,0943 0,0919
180 0,0944 0,0876 0,0878 0,0870 0,0887 0,0917 0,0886
200 0,0916 0,0844 0,0845 0,0837 0,0857 0,0891 0,0852
а 0,140 0,161 0,161 0,161 0,148 0,130 0,167
Таблица 2.26. Теплопроводность >.п паров реактивных топлив
(по формуле 2.43)
Т-1 ТС-1, РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 0,00807 0,00830 0,00813 0,00773 0,00715 0,00845
—40 0,00940 0,00960 0,00946 0,00900 0,00832 0,00984
—20 0,00987 0,01110 0,01087 0,01035 0,009566 0,01131
0 0,01229 0,01263 0,01237 0,01177 0,01088 0,01286
20 0,01385 0,01423 0,01394 0,01326 0,01226 0,01449
40 0,01548 0,01591 0,01558 0,01482 0,01371 0,01620
60 0,01719 0,01766 0,01730 0,01646 0,01522 0,01799
80 0,01897 0,01950 0,01910 0,01817 0,01680 0,01985
100 0,02083 0,02140 0,02096 0,01995 0,01844 0,02179
120 0,02275 0,02330 0,02289 0,02178 0,02014 0,02380
140 0,02474 0,02540 0,02490 0,02369 0,02190 0,02589
160 0,02679 0,02750 0,02697 0,02566 0,02372 0,02804
180 0,02892 0,02972 0,02911 0,02770 0,02560 0,03026
200 0,03111 0,03197 0,03132 0,02980 0,02754 0,03256
220 0,03337 0,03429 0,03358 0,03195 0,02954 0,03491
240 0,03569 0,03561 0,03592 0,03418 0,03159 0,03734
260 0,03807 0,03912 0,03832 0,03646 0,03370 0,03984
280 0,04032 0,04167 0,04078 0,03880 0,03587 0,04239
300 0,04302 0,04421 0,4330 0,04120 0,03809 0,04502
Лт 1 кр 0,05947 0,05898 0,06018 0,06007 0,06028 0,05549
^кр 0,1635 0,1622 0,1655 0,1652 0,1658 0,1526
60
Рис. 2.14. Теплопроводность X топлива Т-1 в жидком состоянии в зависимо-
сти от температуры t:
1 — по данным МЭИ; 2 — по данным [62].
ратуры можно в первом приближении принимать линей-
ной, т. е.
% = A.J + а (Г — Т,) (2.35)*
где а — термический коэффициент теплопроводности, его значения для реак-
тивных топлив приведены в табл. 2.27.
Температурная зависимость теплопроводности углеводород-
ных топлив корректно описывается также уравнением следую-
щего вида:
Х = В(10-3р)т (2.36/
где р — плотность жидкости, кг/м3;
т — показатель степени;
В — постоянная для данного топлива.
Для определения В и т используют экспериментальные значения тепло-
проводности и плотности при двух достаточно удаленных друг от друга зна-
Таблица 2.27. Теплопроводность X реактивных топлив
при характерных температурах и постоянные в формулах
Параметр Расчетная формула Т-1 ТС-1 рт Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
(2.34) 0,1196 0,1166 0,1167 0,1159 0,1153 0,1151 0,1186
а-103 (2.35) —0,140 —0,161 —0,161 —0,161 —0,148 —0,130 —0,167"
ко (2.41) 0,01229 0,01263 0,01263 0,01237 0,01177 0,01088 0,0128(5-
п (2.44) 1,5248 1,5039 1,5128 1,5265 1,5560 1,6184 1,4624
ккр (2.45) 0,1635 0,1622 0,1653 0,1655 0,1652 0,1658 0,1526
•*кр (2.46) 0,05947 0,05898 0,06012 0,06018 0,06007 0,06028 0,05549'
61
Рис. 2.15. Теплопроводность X углеводо-
родов и спиртов в зависимости от пара-
метра П при температуре О °C [60]:
П=срр4/зм-1/з, где р плотность топлива при
0 °C, кг/м3; ср — изобарная теплоемкость при
О °C, кДж/(кг*К); М— масса моля, кг/кмоль;
1 — метанол; 2 — этанол; 3—бензол; 4 — то-
луол; 5 — гексан; 6—пентан; 7 — гептан;
--------по формуле (2.34).
чениях температуры. Или, согласно дан-
ным работы [65], принимают т«4/3, а
величину В находят, используя значе-
ния теплопроводности и плотности жид-
кости при какой-либо одной темпера-
туре.
Уравнение (2.36)' применимо ктлногокомпонентным топливам
•в широком интервале изменения температуры. При этом по-
грешность расчета не превышает 14-3%.
Зависимость теплопроводности от давления у реактивных
топлив при умеренных температурах (менее 100 °C) весьма
слабая, и ею обычно пренебрегают, если давление не превыша-
•ет 10 МПа.
Согласно [66], теплопроводность в зависимости от давления
и температуры можно представить следующей формулой:
Х=Х°г + ДХ/> (2.37)
где ДХр=Лрл—избыточная теплопроводность;
X и р — теплопроводность и плотность при заданных Р и Т;
Мт — теплопроводность при температуре Т и Р=0,1 МПа;
Ann — постоянные для данного топлива.
Если нельзя воспользоваться формулой (2.37), то для опре-
деления теплопроводности жидких топлив под давлением реко-
мендуется использовать соотношение ,[67]:
Xg/Xj = в2/®1 (2.38)
где X], Хг и еь ег— теплопроводности и факторы теплопроводности на одной
изотерме при давлениях Р, и Р?, при этом P2>Pi.
Значения фактора теплопроводности е в зависимости от приведенных тем-
•пературы и давления представлены в табл. 2.28.
По данным [68], среднее арифметическое отклонение вычис-
ленных по формуле (2.38) значений теплопроводности от экс-
периментально полученных не превышает 1,6%.
К теплопроводности смесей принцип аддитивности в общем
случае не применим. Однако теплопроводность смесей реактив-
ных топлив можно в первом приближении определять по пра-
вилу аддитивности, так как все углеводороды относятся к не-
полярным соединениям, за исключением ароматических (слабо-
полярные) .
«62
Таблица 2.28. Фактор теплопроводности е в зависимости
от приведенных давления и температуры. [68]
8 при различных значениях 7Пр
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,96 1,0
0 14,25 13,39 12,42 11,40 10,14 8,10 6,98
1 14,39 13,54 12,61 11,62 10,47 9,10 7,96 7,10
2 14,52 13,68 12,78 11,82 10,76 9,61 8,74 8,09
3 16,64 13,81 12,93 12,01 11,00 9,96 9,15 8,61
4 14,75 13,93 13,06 12,16 11,20 10,21 9,44 8,95
5 14,85 14,04 13,19 12,31 11,38 10,43 9,67 9,18
6 14,95 14,15 13,30 12,45 11,45 10,61 9,85 9,38
7 15,04 14,24 13,41 12,56 11,69 10,76 10,00 9,53
8 15,12 14,32 13,50 12,67 11,81 10,89 10,15 9,67
9 15,20 14,41 13,59 12,77 11,92 11,00 10,28 9,79
10 15,28 14,49 13,67 12,85 12,02 11,09 10,40 9,89
11 15,35 14,56 13,75 12,93 12,10 11,17 11,00 9,99
12 15,42 14,63 13,82 13,00 12,15 11,25 11,10 10,08
Согласно правилу аддитивности
i=j
(2.39)
i=I
где X/ и gi — теплопроводность и массовая доля компонента i в смеси.
Максимальная погрешность расчета по формуле (2.39) для
индивидуальных углеводородов не превышает 4,4% [50, 68].
Теплопроводность двухкомпонентной смеси можно вычис-
лить, используя формулу [69]:
А-см = £1Л1 + — 0,72 (Х2 — XJ g!g2 (2.40>
здесь индексы 1 и 2 соответствуют компонентам 1 и 2 смеси.
Формула (2.40) пригодна для расчета теплопроводности лю-
бых смесей жидкостей; даже в случае полярных молекул ком-
понентов смеси погрешность расчета не превышает 4,8% [68] „
а во многих случаях и значительно меньше.
При отсутствии экспериментальных данных теплопровод-
ность паров реактивных топлив при температуре 0°С и атмо-
сферном давлении можно вычислить по формуле:
Хо= 0,01721 —2,605-10-% (2.41)
гдеХ0— теплопроводность при 0°С, Вт/(м-К);
ts — среднемассовая температура кипения, °C.
Из зависимости, представленной на рис. 2.16, следует, что-
между теплопроводностью, вязкостью и теплоемкостью имеется
связь следующего вида:
% = Рроско (2.42)
гдеХо — теплопроводность при 0°С, Вт/(м-К);
cv0—изохорная теплоемкость паров при 0 °C, кДж/(кг-К);
Цо — динамическая вязкость паров, Па-с;
Р= 1,47• 103 — коэффициент пропорциональности.
63s
Рис. 2.16. Теплопроводность X паров углево-
дородов при О °C и 0,1 МПа в зависимости
от фактора Б [60]:
Б=с
О °C,
при
тан;
пан;
v^U'O'lO5, где с
кДж/(кг-К);
0 °C, Па-с; 1
4 —гексан; 5
8 — пропилен;
тилен; -------по формуле (2.42).
—изохорная теплоемкость при
Цо — динамическая вязкость паров
— бензол; 2 — н-октан; 3 — н-геп-
— н-пеитан; 6 — «-бутан; 7 — про-
9— этилен; 10 — этан; И — аце-
Погрешность расчета по формуле (2.42) может достигать
10%.
Имеющиеся в литературе данные >[60] подтверждают поло-
жение, что теплопроводность паров реактивных топлив слабо
зависит от их химического состава.
Температурная зависимость теплопроводности паров удов-
летворительно описывается формулой
X = Хо (Т/То)" (2.43)
где X и Хо— теплопроводности соответственно при температурах Т и То,
Вт/(м-К);
п— показатель степени.
Формулой (2.43) рекомендуется пользоваться в интервале
температур 7^0,97^.
Согласно зависимостям, приведенным на рис. 2.17, для реак-
тивных топлив следует принимать п=1,69.
Теплопроводность паров не зависит в первом приближении
ют давления, если соблюдается условие [71]:
Т > и Р/Р-л-р 2/з (Г/Ткр)
Избыточную теплопроводность паров реактивных топлив под
давлением можно рассчитать по формуле (2.37), но только
с иными значениями постоянных А и п, которые следует опре-
делять заново при р>ркр.
Согласно [72] , пока-
затель степени в форму-
ле (2.37) определяется
уравнением
n = 1,16 + 0,002444 (2.44)
где М — молекулярная масса
топлива.
Рис. 2.17. Логарифм теплопро-
водности 1g X паров топлив в
зависимости . от логарифма
температуры Ig Т [70].
<54
рис. 2.18. График для определения
теплопроводности X паров при дав-
лениях выше 0,3 МПа и жидкостей
в высокотемпературной области по
фактору Ф в зависимости от при-
веденной плотности рПр:
ф=(% —Хо) rZsKp • 10= -1,163, где X —тепло-
проводность при рпр, Вт/(м-К); Хо —теп-
лопроводность при 0,1 МПа, Вт/(м-К);
рвр = Р/Ркр> Р —плотность при задан-
ных Т и Р, кг/м3; ркр — плотность
при критических условиях, кг/м3, Г=
= Гкр1/1вЛП/2/Ркр2/з VTKP-B К, Ркр-
ОД МПа); ZKp — критический фактор сжи-
маемости; М —масса моля, кг/кмоль.
Для смесей паров реактив-
ных топлив можно пользовать-
ся правилом аддитивности.
При этом погрешность расчета
теплопроводности будет нахо-
диться в пределах ±2%.
Теплопроводность паров
топлив над давлением удобно определять по графику, приведен-
ному на рис. 2.18 [73]. При этом погрешность определения не
будет превышать 4%,
Теплопроводность топлива в критической точке приближен-
но можно найти из соотношения [74, 75]:
Хкр«2,75ХГкр (2.45)
где ХКр, Хгкр—теплопроводности топлив в критической точке и паров при
температуре Ткр и умеренном давлении, когда теплопроводность
не зависит от давления, Вт/(м-К).
Для вычисления теплопроводности паров топлив при крити-
ческой температуре Лткр рекомендуется использовать формулу:
ХГкр = Х(Ткр/Т)1,’8« (2.46)
где X — теплопроводность паров при температуре Т, Вт/(м-К).
Для индивидуальных углеводородов с линейной структурой
молекул эта формула позволяет1 вычислять теплопроводность
паров при критической температуре с погрешностью не более
1,6%. Для циклических углеводородов погрешность выше [76].
2.5. КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ
Распространение вещества в какой-либо среде, обусловленное
неодинаковостью концентраций в ней и происходящее при от-
сутствии конвекции (токов перемешивания) лишь благодаря
тепловому движению молекул, называется диффузией.
5—900
65
Диффузионный поток вещества q согласно закону Фика про-
порционален градиенту концентрации:
de
q= D ——
4 dx
(2.47)
где D — коэффициент пропорциональности, который носит название коэффи-
циента диффузии, м2/с;
dc/dx— градиент концентрации диффундирующего вещества.
Явление диффузии лежит в основе всех процессов, связан-
ных с переносом и обменом массы вещества. В частности, мас-
сообменные процессы в топливохранилищах и самолетных ба-
ках нельзя рассчитывать без данных о коэффициенте диффузии.
В то же время экспериментальные данные по этому показателю
имеются для весьма ограниченного ассортимента топлив {60,
77—79]. Из реактивных топлив значения коэффициента диффу-
зии паров определены только для топлива Т-1 [79].
В табл. 2.29 приведены значения коэффициента диффузии
при О °C и 0,1 МПа, а также значения <р и k\ в табл. 2.30 при-
ведены расчетные значения коэффициента диффузии реактив-
ных топлив.
Для расчета коэффициента диффузии паров топлива в воз-
дух при температуре 0°С и давлении 0,1 МПа было использова-
но уравнение {80]:
Da = (2,633<р — 1,632) 10-е (2,48)
где О — коэффициент диффузии при 0 °C и 0,1 МПа, м2/с;
<р — параметр, зависящий от молекулярной массы и мольного объема па-
ров. ,
Уравнение (2.48) получено на основе обобщения многочис-
ленных экспериментальных данных по индивидуальным углево-
дородам, спиртам, воде и некоторым углеводородным топли-
вам. Параметр <р, входящий в это уравнение, можно вычислить
по формуле, предложенной Гиллилендом
_ (1/MB+ l/MjVa 1Q3
(Тв1/з + VTl/3)2
(2.49)
где Мв и Мт — массы моля воздуха и топлива, г/моль;
Ув —мольный объем воздуха, равный 29,7 см3/моль;
Ут — мольный объем паров топлива при нормальной температуре ки-
пения, см3/моль.
Мольный объем паров топлива Ут (см3/моль) вычисляется по форму-
ле [81]:
Ут= 14,8n + 3,7m (2.50)
где /гит — соответственно число атомов углерода и водорода в приведенной
формуле топлива.
Рассчитанная по формуле (2.48) зависимость коэффициен-
та диффузии паров индивидуальных веществ и топлив от пара-
метра <р приведена на рис. 2.19. Здесь же для сопоставления
нанесены экспериментальные значения коэффициентов: диффу-
66
Таблица 2.29. Значения постоянных и коэффициента диффузии
реактивных топлив при О °C и 0,1 МПа
Топливо Молекулярная масса (форму- ла 2.49) Do'lO8, м2/с (формула 2.48) <р (формула 2.48) k (формула 2.51)
т-1 147,7 4,64 2,384 1,719
ТС-1 144,8 4,69 2,401 1,706
РТ 145,7 4,67 2,394 1,711
Т-8 151,1 4,55 2,349 1,744
Т-8В 167,4 4,23 2,228 1,833
Т-6 188,5 3,90 2,100 1,924
Т-2 136,4 4,88 2,475 1,653
Таблица 2.30. Коэффициент диффузии D паров реактивных топлив
в воздух при 0,1 МПа
Темпера- тура, °C D-10», м2/с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 T-8B Т-6 Т-2
0 4,64 4,69 4,67 4,55 4,23 3,90 4,88
20 5,24 5,29 5,27 5,15 4,82 4,47 5,48
40 5,87 5,92 5,90 5,78 5,43 5,07 6,12
60 6,53 6,58 6,56 6,43 6,09 5,72 6,78
80 7,22 7,27 7,25 7,12 6,78 6,39 7,46
100 7,93 7,99 7,96 7,84 7,50 7,11 8,17
120 8,68 8,73 8,71 8,59 8,25 7,86 8,91
140 9,45 9,50 9,48 9,37 9,03 8,65 9,67
160 10,25 10,30 10,28 10,17 9,85 9,47 10,46
180 11,08 11,13 11,11 11,00 10,70 10,33 11,27
200 11,94 11,98 11,96 11,86 11,58 11,23 12,10
220 12,82 12,86 12,84 12,75 12,50 12,16 12,96
240 13,72 13,76 13,74 13,67 13,44 13,13 13,84
260 14,66 14,68 14,67 14,61 14,42 14,13 14,75
280 15,61 15,64 15,62 15,58 15,43 15,17 15,67
300 16,60 16,61 16,60 16,58 16,46 16,24 16,62
320 17,60 17,62 17,61 17,60 17,53 17,35 17,59
340 18,64 18,64 18,67 18,65 18,63 18,49 18,58
360 19,70 19,63 19,69 19,72 19,76 19,67 19,60
380 20,78 20,76 20,77 20,82 20,92 20,88 20,63
400 21,88 21,86 21,87 21,95 22,11 22,13 21,68
зии паров различных углеводородов и других органических ве-
ществ в воздух.
Для описания температурной зависимости коэффициента
диффузии рекомендуется использовать уравнение:
D = D0(T/T0)* (2.51)
где D и Do — коэффициенты диффузии паров при температурах Т и То соот-
ветственно, м2/с;
k — показатель степени.
Правомерность принятия для топлив показателя k в уравнении (2.51)
постоянным в широком интервале температур подтверждается эксперимен-
тальными данными, приведенными на рис. 2.20 [80].
Определение показателя степени k при отсутствии экспериментальных
Данных затруднительно. Однако для реактивных топлив прослеживается зави-
5* 67
D и Do — коэффициенты диффузии при Т и
вые углеводороды (К=1,88); 2 — топливо Т-1
(К=1,6).
Рис. 2.19. Коэффициент диффузии Do паров углеводородов, спиртов и топ-
лива Т-1 в воздухе в зависимости от параметра <р при 0°С и 0,1 МПа:
--------по формуле (2.48); / — метанол; 2 — этанол; 3—пропанол; 4—бензол; 5—
н-пентан; 6 — бутанол; 7 — толуол; 8— циклогексан; 9— н-гексан; 10— этилбензол; 11—
пентанол; 12 — н-гептан; 13 — н-октан; 14—н-нонан; 15—н-декан; 16 — топливо Т-1;
17 — н-тетрадекан; 18 — н-гексадекан; 19 — н-октадекан; 20 — н-эйкозан.
Рис. 2.20. Логарифм от-
ношения коэффициентов
диффузии 1g Ь/й0 паров
углеводородов и топли-
ва Т-1 в воздухе в за-
висимости от логарифма
отношения температуры
1g т/т0-.
То (К); 1, 4 — ароматические и нафтено-
(К=1,72); 3 — парафиновые углеводороды
симость его от абсолютной величины коэффициента диффузии, и в первом при-
ближении можно принимать:
k=A—BD0 (2.52)
где По— коэффициент диффузии при 0°С и 0,1 МПа, м2/с;
А и В— постоянные.
Удовлетворительное согласование расчетных данных с экспериментальны-
ми для реактивных топлив достигается при Л = 3,000 и В = 0,276-106 с/м2. На-
пример, для топлива Т-1 по экспериментальным данным k= 1,720, а вычислен-
ные по формуле (2.52) — 1,719.
При заданной температуре соблюдается соотношение DP=const, т, е. ко-
эффициент диффузии паров изменяется обратно пропорционально давлению.
2.6. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Поверхностное натяжение — сила, с которой жидкость сопро-
тивляется изменению своей поверхности.
Поверхностное натяжение влияет на качество распыливания
и скорость испарения топлива, на стойкость водных эмульсий
в топливе и некоторые другие эксплуатационные характеристи-
ки топлива. Поверхностное натяжение реактивных топлив опре-
деляют по методу Ребиндера (по наибольшему давлению пу-
зырьков или капель).
Рекомендуемые значения поверхностного натяжения реак-
тивных топлив приведены в табл. 2.31.
68
Таблица 2.31. Поверхностное натяжение реактивных топлив о
Темпера- тура, °C (7, мН/м
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 34,41 31,77 31,51 32,16 32,83 34,82 ' 31,45
—40 32,47 29,93 29,71 30,35 31,05 33,06- 29,49
—20 30,55 28,10 27,93 28,57 29,30 31,31 27,58
0 28,66 26,30 26,17 26,81 27,57 29,59 25,67
20 26,79 24,53 24,44 25,07 25,86 27,89 23,80
40 24,95 22,78 22,73 23,36 24,17 26,21 21,96
60 23,14 21,06 21,05 21,67 22,51 24,55, 20,15
80 21,35 19,37 19,40 20,01 20,88 22,92 18,38
100 19,60 17,72 17,78 18,38 19,27 21,31 16,64
120 17,88 16,09 16,19 16,78 17,69 19,72 14,94
140 16,20 14,50 14,63 15,21 16,14 18,17 13,28
160 14,55 12,94 13,10 13,68 14,62 16,64 11,67
180 12,95 11,43 11,62 12,18 13,13 15,14 10,10
200 11,38 9,95 10,17 10,72 11,68 13,67 8,58
220 9,85 8,52 8,76 9,30 10,27 12,23 7,116
240 8,38 7,14 7,40 7,92 8,89 10,83 5,71
260 6,96 5,82 6,10 6,60 7,56 9,47 4,38
280 5,60 4,55 4,85 5,33 6,28 8,18 3,13
300 4,30 3,36 3,66 4,12 5,05 . 6,87 1,98
320 3,09 2,25 2,56 2,98 3,88 5,64 0,959
340 1,97 1,25 1,54 1,93 2,79 4,46 0,149
360 0,974 0,405 0,660 0,991 1,78 3,35 —
380 — — 0,138 0,224 0,879 2,31 —
400 — — — — 0,158 1,37 —
При отсутствии экспериментальных данных поверхностное
натяжение реактивных топлив при температуре 20 °C можно
вычислить по формуле:
а20 = (0,05468р2О — 18,10) 10-3 (2.53)
где Ого — поверхностное натяжение, Н/м;
Рго — плотность топлива при 20 °C, кг/м3.
Погрешность расчета по формуле (2.53) —менее 1%.
Поверхностное натяжение зависит от температуры и давле-
ния, уменьшаясь с их ростом. Например, по данным [8], при
повышении давления от 0,1 до 15 МПа поверхностное натяже-
ние уменьшается с 26 до 17 мН/м.
Зависимость поверхностного натяжения от температуры мо-
жет быть представлена формулой, полученной на основе прин-
ципа соответственных состояний [60]:
q=q09'j (2.54)
где о и Со — поверхностное натяжение при температуре Т и То соответст-
венно (рекомендуется с0 принимать при температуре 293 или
273 К), Н/м;
0 — приведенная температура, равная соотношению (Ткр—Т) /
/ (7кр 70);
Ткр — критическая температура, К;
п — показатель степени, который следует принимать равным 1,27
(рис. 2.21).
69
Рис. 2.21. Отношение поверхностных натяжений а/а0 реактивных топлив и
бензина в зависимости от 9:
у1 __у
О”____, где Т— критическая температура; <7, Сто — поверхностное натяжение при Т
гкр~273
В 273 К; + — Т-1 [70]; Т-6; О — Б-70 [70].
Формула (2.54) при п = 1,27 вполне удовлетворительно опи-
сывает экспериментальные данные, что подтверждается зави-
симостями, представленными на рис. 2.22.
Экспериментальные данные по поверхностному натяжению
в зависимости от температуры могут быть аппроксимированы
также полиномом третьей степени:
о = А 4- ВТ + СТ* 4- ОТ8 (2.55)
Для реактивных топлив ТС-1, Т-8В И Т-6 в работе [82] ре-
комендуются следующие . значения коэффициентов уравне-
ния (2.55):
Топливо А-103 В-100 С. 108 £>•1010 Да», Н/м
ТС-1 . . . . 50,8792 —71,880 —10,0198 1,4303 0,11-Ю-3
Т-8В . . . . 57,1151 —123,454 4,97266 0,0749516 0,06-10-3
Т-6 62,9950 — 152,665 12,8549 -0,563949 0,12-Ю-з
* Среднее квадратичное отклонение от экспериментальных значений.
Приведенные значения коэффициентов А, В, С, D рекомен-
дуется применять в интервале температур 223<-573 К.
При Т/Ткр^0,5 зависимость поверхностного натяжения от
70
Рис. 2.22. Поверхностное натяжение топлив а в зависимости от темпера-
туры t:
---------по формуле (2.54); О — Т-6 [82];®— Т-1 [70]; А—ТС-1 [82]; Д — Т-8В [82];
X — Б-70.
температуры можно принимать линейной (см. рис. 2.22) и вы-
числять ст по формуле:
о = о0—а/ (2.56)
где а0 — поверхностное натяжение при температуре 0 °C, Н/м;
а — коэффициент пропорциональности; для углеводородных топлив как
среднюю величину можно принимать а«1-10-4 Н/(м-К);
t — температура, °C.
2.7. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Акустические свойства среды характеризуются скоростью рас-
пространения звука и волновым сопротивлением. Эти свойства
топлива и его паров учитываются при создании топливорегули-
рующей аппаратуры, а также используются при определении
теплофизических свойств топлива [83]. Волновое сопротивление
топлива измеряется произведением скорости звука а в топливе
на его плотность р. Величина, обратная волновому сопротивле-
нию 1/(ар), характеризует волновую проводимость среды.
Данные о скорости звука в реактивных топливах и их парах
приведены в табл. 2.32—2.36.
71
Таблица 2.32. Скорость звука а в реактивных топливах
при давлении 0,1 МПа (по данным ТЦ В/0 «Нефтехим» — ЦИАМ)
'Темпера- тура, °C , а, м/с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 1675 1557 1532 1573 1624 1720 1576
—50 1618 1503 1479 1519 1569 1662 1520
—40 1564 1452 1429 1468 1517 1608 1468
—30 1513 1404 1381 1419 1467 1556 1419
—20 1464 1358 1336 1374 1421 1508 1372
—10 1418 1315 1293 1330 1376 1462 1327
0 1374 1273 1252 1288 1333 1417 1285
10 1332 1233 1213 1248 1293 1375 1244
20 1292 1195 1176 1210 1254 1335 1205
30 1253 1159 1139 1174 1217 1296 1167
40 1216 1123 1105 1138 1181 1259 1131
50 1180 1089 1071 1104 1146 1223 1096
60 1145 1056 1039 1072 1113 1189 1062
70 1112 1025 1008 1040 1080 1156 1029
«0 1079 994 978 1009 1049 1124 998
90 1048 964 949 980 1019 1092 967
100 1017 935 920 951 990 „ 1062 937
110 988 907 892 923 961 1033 908
120 959 880 865 895 937 1004 880
130 931 853 839 868 907 977 852
140 904 826 813 842 880 950 825
150 877 801 787 817 854 924 798
160 850 775 762 792 829 898
170 824 750 — 767 804 873
180 799 — — 743 780 848 __
190 — — — — 756 824
200 —— — — —-. 732 800 -- -
210 — — — — 777
220 — — — — 754
230 — — — — — 731 —
Скорость звука в реактивных топливах в интервале темпе-
ратур от —60 до температуры кипения в нормальных условиях
можно вычислять по следующей формуле
а=Л(<т/р)2/з (2.57)
где а — скорость звука в жидком топливе, м/с;
А — коэффициент пропорциональности, зависящий от температуры;
<т—поверхностное натяжение, Н/м;
р — плотность топлива, кг/м3.
Рекомендуемые значения коэффициента А, вычисленные по данным для
топлива Т-6, приведены ниже:
t, °C .... —60 —40 —20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Л-10-4 .... 150 144 139 134 130 126 123 120 118 116 114 113 112 111
Для интервала температур -404- +120 °C зависимость ско-
рости звука от температуры в первом приближении (с погреш-
ностью не более 4%) может быть описана линейным уравне-
нием:.
а=а20— k(t — 20) (2.58)
где а и «20 — скорости звука при температурах t и 20 °C, м/с;
k — коэффициент пропорциональности, равный примерно 3,5 м/(сХ
Хград).
72
Таблица 2.33. Скорость звука а в реактивных топливах
при давлении 10 МПа (по данным ТЦ В/0 «Нефтехим» — ЦП AM)
Темпера- тура, °C а, м/с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 1686 1569 1543 1584 1635 1729 1587
—40 1576 1465 1441 1480 1528 1618 1480
—20 1477 1371 1349 1386 1432 1518 1385
0 1388 1287 1266 1302 1346 1428 1299
20 1306 1210 1191 1225 1267 1347 1220
40 1231 1139 1121 1154 1195 1272 1148
60 1162 1074 1056 1088 1128 1202 1081
80 1097 1013 997 1027 1065 1138 1018
100 1037 956 941 970 1007 1077 960
120 980 902 888 917 953 1021 906
= - 140 927 851 838 866 901 968 854
160 876 803 790 818 852 917 805
180 827 758 745 772 805 869 759
200 781 714 702 728 761 823 715
220 736 672 661 686 718 777 674
240 694 633 622 646 678 737 635
260 653 595 584 608 639 697 598
280 614 559 549 572 602 658 565
300 577 526 516 538 567 620 536
320 542 495 485 506 533 585 510
340 509 468 457 477 503 551 490
360 479 445 — 452 475 519
380 453 — — — 451 489
400 — — — — 462 —
420 — — — — — . 440 —
Таблица 2.34. Скорость звука а в парах реактивных топлив
при давлении 0,1 МПа (по формулам 2.60 и 2.61)
Темпера- тура, °C а, м/с
Т-1 ТС-1 - РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
—60 106 109 108 105 102 94 117
—40 111 115 ИЗ 110 106 98 122
—20 115 119 117 115 111 102 127
0 120 124 122 119 115 106 132
20 124 128 126 123 119 110 137
40 128 133 131 127 123 113 141
60 132 137 135 131 127 117 146
80 136 141 139 135 131 121 150
100 140 145 143 139 134 124 154
120 144 149 146 143 138 127 158
140 148 152 ' 150 146 141 130 162
160 151 156 154 150 145 133 166
180 155 160 157 153 148 137 170
200 158 163 160 157 151 140 174
73
Таблица 2.35. Скорость звука а в парах реактивных топлив
при давлении 0,1 МПа (по данным ТЦ В/0 «Нефтехим» — ЦИАМ)
Темпера- тура, °C т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
200 158 163 160 157 174
220 162 166 164 161 154 178
240 165 170 168 165 157 145 182
260 169 174 172 168 161 148 183
280 172 178 175 172 164 152 190
300 176 181 179 175 168 155 194
320 179 185 182 178 171 158 197
340 182 188 185 182 174 161 201
360 185 191 189 185 177 164 204
380 189 194 192 188 180 168 208
400 192 197 195 191 183 170 211
420 195 200 198 194 186 172 214
440 198 204 201 197 189 175 218
460 200 206 204 200 192 178 221
480 203 209 207 203 194 180 224
500 206 212 209 205 197 183 227
Таблица 2.36. Скорость звука а в парах реактивных топлив
при давлении 10 МПа (по данным ТЦ В/0 «Нефтехим» — ЦИАМ)
Темпера- тура, °C а, м/с
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
360 — 377 - - - 336
380 345 347 365 — — 310
400 346 318 320 337 366 286
420 316 . 294 295 311 340 — 264
440 290 272 274 288 316 364 245
460 269 256 258 269 294 339 232
480 253 243 246 255 276 315 222
500 241 234 238 244 261 294 214
Для определения скорости звука на линии насыщения от
температуры кипения до критической температуры рекомендует-
ся формула [83]:
а = «кр (р/ркр)3 (2.59)
где а и акр — скорости звука соответственно при температурах t>fKBa и /Кр,
м/с;
р и ркр — плотности топлива прн этих температурах, кг/м®.
Скорость звука в парах реактивных топлив и индивидуаль-
ных углеводородов вычисляется по формуле:
а = VkRT/M (2.60)
где а — скорость звука, м/с;
k—показатель адиабаты паров топлива;
R— универсальная газовая постоянная, равная 8314,19 Дж/(кмоль-К);
Т — температура, К;
М — масса моля топлива, кг/кмоль.
74
При малом изменении показателя адиабаты пересчет ско-
рости звука по температуре в парах реактивных топлив можно
проводить по формуле:
a=aiVf/T\ (2.61)
где а н — скорости звука при температурах Г и Л соответственно, м/с.
Зависимость скорости звука в парах топлив а от давления
описывается уравнением:
а? = а02 + b (IO-® р) + с (10-5 ру (2.62)
где do=1kaRaT — скорость звука в идеальном газе, м/с;
ko—cp/cv — показатель адиабаты для идеального газового состояния;
Ь и с—коэффициенты, определяемые экспериментально;
Ro—удельная газовая постоянная, Дж/(кг-К);
Р — давление, Па.
2.8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
К основным электрическим свойствам топлив, определяющим
работоспособность топливоизмерительной аппаратуры и пожаро-
безопасность заправки летательных аппаратов, относятся ди-
электрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических
потерь, поляризуемость, электрическая проводимость и электри-
зуемость.
Диэлектрическая проницаемость характеризует электромаг-
нитные свойства среды. В численном выражении величина ди-^
электрической проницаемости определяется отношением емко-
стей конденсатора в диэлектрике с и вакууме Со
е=с/с0 (2.63)
и показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух заря-
дов в среде диэлектрика больше, чем в вакууме.
Топлива состоят в основном из соединений, молекулы кото-
рых неполярные или слабополярные. Это объясняет близкие
значения диэлектрической проницаемости у различных марок
топлив.
Диэлектрическая проницаемость реактивных топлив близка
к диэлектрической проницаемости нафтеновых углеводородов.
При увеличении в топливе содержания ароматических углево-
дородов и высококипящих фракций диэлектрическая проницае-
мость возрастает. Средние значения диэлектрической проницае-
мости реактивных топлив в интервале температур —20++ 140 °C
приведены в табл. 2.37*.
У полярных веществ по сравнению с неполярными диэлек-
трическая проницаемость выше (табл. 2.38); их содержание
в топливе и определяет в основном различия в величинах е
у отдельных марок топлива. Поэтому при глубоком окислении
* Данные, представленные в табл. 2.37, 2.39—2.43, получены на основе
исследований, проведенных под руководством Ю. В. Сницерова, И, А. Пин-
чука н Н. Ф. Дубовкина.
75
Таблица 2.37. Средние значения диэлектрической проницаемости е
Топливо Диапазон значений 8 при 20 °C 8 при различных
—60 °C —20 °C 20 °C 60 °с |
Т-1 2,0984-2,158 2,239 2,178 2,118 2,062
ТС-1 2,0664-2,126 2,214 2,150 2,088 2,030
РТ 2,0684-2,091 2,200 2,136 2,078 2,021
Т-8 2,0814-2,093 2,204 2,144 2,087 2,032
Т-8В 2,0714-2,116 2,217 2,156 2,098 2,042
Т-6 2,1224-2,144 2,247 2,189 2,134 2,083
* Доверительный интервал <р дан со знаком ±.
топлива, сопровождающемся увеличением содержания смол, ор-
ганических кислот и других кислородсодержащих соединений,
диэлектрическая проницаемость возрастает.
Зависимость диэлектрической проницаемости от температу-
ры (при /75:20 °C) удовлетворительно описывается уравнением
вида:
i
8=е2о (2.64)
где 8, его— диэлектрическая проницаемость при Z и 20 °C;
К,, С—коэффициенты, постоянные для данной марки топлива (их значе-
ния приведены ниже).
В интервале температур —60 4-+60 °C зависимость e — f(t)
близка к линейной, и с погрешностью ±0,2% ее можно выра-
зить уравнением:
8=80—а/ (2.65)
где 8, 8о — диэлектрическая проницаемость при t и О °C;
а — коэффициент пропорциональности для определенной марки топли-
ва.
Таблица 2.38. Диэлектрическая проницаемость е
различных полярных веществ [20, 84, 85]
Вещества Формула Температу- ра, °C 8
Серосодержащие бутилмеркаптан C4H9SH 25 4,95
тиофен C4H4S 20 2,73
Азотсодержащие пиколин ch3c8h4n 20 9,94
пиридин c8h5n 25 12,30
пиперидин CbHioNH 20 5,80
о-толуидин ch3c6h4nh2 18 6,34
хинолнн C9H7N 25 9,22
Кислородсодержащие ацетон (CH3)2CO 25 20,74
вода H2O 18 80,40
метанол CH3OH 25 32,63
метилизобутилкетон CH3COC4H9-«ao 20 13,10
фенол C6H5OH 50 10,28
фуран C4H4O 25 2,95
фурфурол C4H3OCHO 20 47,70
76
реактивных топлив и их доверительные интервалы ф* (с вероятностью 0,95)
температурах <р при различных температурах
100 °C 140 °C —60 °C —20 °C 20 °C 60 °C 100 °C 140 °C
2,010 1,963 0,012 0,010 0,009 0,008 0,010 0,014
1,974 1,920 0,003 0,002 0,002 0,002 0,003 0,004
1,966 1,910 0,008 0,006 0,004 0,005 0,006 0,006
1,979 1,926 0,041 0,023 0,015 0,017 0,016 0,014
1,988 1,937 0,020 0,016 0,014 0,015 0,018 0,023
2,032 1,985 0,005 0,003 0,002 0,002 0,003 0,004
В формулах (2.64) и (2.65) рекомендуется использовать следующие значения коэффициентов и е0:
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 T-8B Т-6
С, К ... . 432,099 415,016 436,166 446,717 438,871 466,429
К, к-1. . . . 4,9383 4,6218 4,5669 4,7921 4,7022 5,1396
а- 102, К-1 . . 0,149 0,154 0,149 0,144 0,147 0,136
Во 2,149 2,120 2,108 2,116 2,128 2,163
Сопоставление экспериментальных и вычисленных по форму-
лам (2.64) и (2.65) значений е дано на рис. 2.23.
Рис. 2.23. Диэлектрическая проницаемость е топлив в зависимости от темпе-
ратуры t:
Т-6; 2— Т-1; 3— Т-.8В; 4 — ТС-1; 5 — РТ; 6—по формуле (2.64) для ТС-1.
77
Рис. 2.24. Диэлектрическая
проницаемость е топлив в за-
висимости от плотности р:
/ — ТС-1; 2 —РТ; 3 — Т-8; 4 — Т-1;
5 — Т-8В; 6 — Т-6.
Зависимость диэлект-
рической проницаемости
от плотности топлива,
близка к линейной (рис.
2.24) и может быть пред-
ставлена уравнением:
е = а + &р (2.66)
где р — плотность топлива, кг/
/м3;
а, b — константы для каждой
марки топлива (табл. 2.39).
Диэлектрическая про-
ницаемость реактивных
топлив при наличии в
них растворенной воды
рассчитывается по урав-
нению ,{86, 87]:
е=теЕ+(1—г) ет (2.67)
где г — объемная доля растворенной воды в топливе;
8а — диэлектрическая проницаемость растворенной воды, равная 31 (мик-
роэмульсионной — 80);
Вт — диэлектрическая проницаемость осушенного топлива.
Присадки, добавляемые к топливу (антиокислительные, про-
тивоизносные и др.) в регламентируемых концентрациях, суще-
ственного влияния на диэлектрическую проницаемость, по дан-
Таблица 2.39. Коэффициенты а и b в уравнении (2.66)
и средние квадратичные отклонения Д в диэлектрической проницаемости
а, b и Де при различных температурах
Топ- —60 + 60 ° С - 60 + 100 С —60ч-14 °C
а моз ДЕ а МОЗ Ав а МОЗ Де
Т-1 0,4748 2,0280 0,0068 0,5460 1,9436 0,0072 0,6058 1,8727 0,0088
ТС-1 0,4081 2,1487 0,0064 0,5013 2,0338 0,0066| 0,5620 1,9589 0,0074
РТ 0,5277 1,9869 0,0052 0,5778 1,9253 0,0055 0,6121 1,8822 0,0059
Т-8 0,5548 1,9482 0,0048 0,5992 1,8943 0,0045 0,6348 1,8501 0,0044
Т-8В 0,3972 2,1070 0,0092 0,4701 2,0202 0,0096 0,5255 1,9543 0,0150
Т-6 0,4912 1,9539 0,0040 0,5353 1,9029 0,0042 0,5711 1,8615 0,0084
78
Таблица 2.40. Диэлектрическая проницаемость в реактивных топлив
с присадками и без них при различных температурах
(измерена при частоте 800 Гц)
Содер- жание присадки, % (масс.) в при различной температуре
—60 °C -40 °C —20 °C 0 °C 20 °C 40 °C 60 °C
0 2,246 Топль 2,210 teo Т-1+э 2,176 тилцеллоз 2,142 эльв 2,106 2,076 2,048
0,1 2,244 2,212 2,180 2,148 2,118 2,090 2,062
0,2 2,250 2,216 2,184 2,150 2,116 2,080 2,048
0,3 2,254 2,222 2,190 2,160 2,130 2,098 2,068
0 2,246 Топл 2,210 иво Т-1 + 2,176 присадка 2,142 ТГФ 2,106 2,076 2,048
0,1 2,250 2,216 2,180 2,146 2,110 2,076 2,040
0,2 2,254 2,220 2,188 2,156 2,124 2,094 2,062
0,3 2,262 2,230 2,194 2,160 2,126 2,092 2,058
0 2,268 Топль 2,232 ieo ТС-1 + 2,198 присадка 2,162 ТГФ 2,126 2,092 2,062
0,1 2,270 2,236 2,200 2,166 2,130 2,094 2,062
0,2 2,270 2,238 2,204 2,172 2,138 2,108 2,080
0,3 2,286 2,252 2,218 2,184 2,150 2,216 2,084
0 I 2,185 Топливо Т-7*+Сигбол I 2,157 I 2,129- I 2,101 1 2,073 I 2,045 I 2,018
0,0005 | 2,190. 1 2,161 | 2,132 | 2,104 | 2,074 1 2,045 | 2,017
0 2,185 Топли 2,157 зо Т-7+nf. 2,129 исадка ГГ 2,101 МАМ-2 2,073 2,045 2,018
0,008 2,201 2,170 2,138 2,107 2,075 2,034 2,014
0,025 2,187 2,159 2,130 2,103 2,074 2,046 2,018
0,100 2,186 2,158 2,131 2,104 2,076 2,048 2,021
0 I 2,185 Топливо Т-7+присадка I 2,-157 1 2,129 [ 2,101 <К»** I 2,073 I 2,045 I 2,018
0,003 1 2,179 1 2,151 | 2,124 I 2,098 | 2,070 | 2,043 I 2,016
* Опытное гидроочищенное топливо. •* Противоизносная присадка.
ным ЦИАМ. и работы [84], не оказывают. Некоторые экспери-
ментальные данные для топлив с присадками при различных
температурах приведены в табл. 2.40.
Диэлектрическая проницаемость паров топлив близка к ее
величине в вакууме. При повышении давления она несколько
возрастает вследствие увеличения числа молекул в единице
объема.'
Удобной для расчетов характеристикой топлива является
так называемый топливный индекс I. Отклонение топливного
индекса от принятой величины при начальной тарировке топли-
воизмерительной аппаратуры в значительной мере определяет
79
Таблица 2.41. Средние значения топливного индекса I реактивных топлив
Топливо Диапазон /• 103 при 20 °C, мЗ/кг /103 при различных
—60 °C —20 °C 20 °C 60 °C |
Т-1 1,3345-ь 1,4045 1,4232 1,4013 1,3789 1,3608
ТС-1 1,3508-ь 1,4271 1,4410 1,4157 1,3916 1,3713
Рт 1,3616+1,3911 1,4262 1,4012 1,3808 1,3614
Т-8 1,3771 + 1,3853 1,4227 1,4004 1,3808 1,3643
Т-8В 1,3246+1,3863 1,4059 1,3818 1,3608 1,3401
Т-6 1,3093+1,3587 1,3892 1,3670 1,3461 1,3307
* Доверительный интервал <р дан со знаком ±.
погрешность измерения. Величина топливного индекса вычисля-
ется из соотношения:
/=(е —1)/р . (2.68)
где I — топливный индекс, м3/кг;
р — плотность топлива, кг/м3;
е — диэлектрическая проницаемость.
Средние значения топливного индекса реактивных топлив в
интервале температур —60-е-+ 140 °C приведены в табл. 2.41.
Экспериментальные данные по топливному индексу I вполне
корректно описываются следующей формулой:
/ = (Д + В)/(1-Вр) (2.69)
гдеАнВ— постоянные для каждой марки топлива, значения которых приве-
дены в табл. 2.42;
р — плотность топлива, кг/м3.
Зависимость топливного индекса I от температуры можно
представить линейной функцией:
Z = /2O-₽(/-20) (2.70)
гдеЛо — топливный индекс при температуре 20 °C;
Р — температурный коэффициент, м3/(кг-К) (табл. 2.43).
10 5
3,0
2,5
2,°
1,5
1,0
0,5
0
Рис. 2.25. Тангенс угла диэлектрических потерь tg б в топливе ТС-1 разных
НПЗ в зависимости от температуры Z:
/ — ПО «Куйбышевнефтеоргсинтез»; 2 — «Салаватнефтеоргсинтез»; 3 — «Полоцкнефте*
оргсинтез».
80
« их доверительные интервалы <р* (с вероятностью 0,95)
температурах (р-103 при различных температурах
100 °C 140 °C -60 °C —20 °C 20 °C 60 °C 100 °C 140 °C
1,3462 1,3390 0,0101 0,0079 0,0081 0,0081 0,0099 0,0171
1,3521 1,3365 0,0038 0,0029 0,0026 0,0028 0,0036 0.0050
1,3433 1,3243 0,0089 0,0064 0,0054 0,0064 0,0080 0,0100
1,3474 1,3316 0,0505 0,0259 0,0104 0,0152 0,0159 0,0139
1,3217 1,3065 0,0238 0,0203 0,0178 0,0203 0,0251 0,0330
1,3144’ 1,3019 0,0058 0,0029 0,0040 0,0026 0,0041 0,0055
Тангенс угла диэлектрических потерь. На работу электроем-
костных уровнемеров топлива и другой электроаппаратуры су-
щественное влияние оказывают диэлектрические потери, кото-
рые пропорциональны величине тангенса угла диэлектрических
потерь. Численно последний определяется соотношением значе-
ний активной и реактивной комплексной диэлектрической про-
ницаемости:
tgd=e"/e' (2.71)
б — угол диэлектрических потерь, дополняющий до 90° угол сдвига меж-
ду векторами приложенного напряжения и тока;
е', в" — активная и реактивная составляющие комплексной диэлектрической’
проницаемости.
Экспериментальные данные tg 6 реактивных топлив в зави-
симости от температуры, определенные с погрешностью ±5%,
приведены на рис. 2.25 и 2.26 (по данным К). В. Сницерова
и др.). Экстремальный характер представленных зависимостей
объясняется_изменением диссоциации углеводородов и приме-
сей топлив в зависимости от температуры.
Последовательные циклы нагрев — охлаждение топлива при-
водят к уменьшению tg 6 (рис. 2.27). Влияние на tg 6 раство-
ренной в топливе воды незначительно (рис. 2.28). Антиэлектро-
статическая присадка Сигбол (или ASA-3) резко увеличивает
диэлектрические потери во всем диапазоне температур
(рис. 2.29).
Таблица 2.42. Коэффициенты А и В в уравнении (2.69)
и средние квадратичные отклонения А топливного индекса
Топ- ливо А, В и Д при различных температурах
—60 4-+60 °C —60 —+ 100 °C —60-S- + 140 °C
4-103 в- юз д-103 Л-103 В-103 д-юз + 103 В-103 Д103
Т-1 0,5621 0,3856 0,0112 0,6151 0,3615 0,0120 0,6712 0,3359 0,0152
ТС-1 0,5265 0,4142 0,0108 0,5661 0,3960 0,0115 0,5988 0,3800 0,0131
РТ 0,6010 0,3753 о;0088 0,6270 0,3632 0,0093 0,6382 0,3580 0,0102
Т-8 0,6438 0,3535 0,0077 0,6725 0,3402 0,0072 0,6931 0,3305 0,0067
Т-8В 0,4706 0,4236 0,0153 0,5153 0,4032 0,0162 0,5486 0,3880 0,0182
Т-6 0,5483 0,3744 0,0072 0,5914 0,3547 0,0072 0,6276 0,3381 0,0079
6—900
81
Рис. 2.26. Тангенс угла диэлектрических потерь tg 6 для различных топлив
в зависимости от температуры /:
Г —ТС-1, Рязанский НПЗ; 2 — Т-1, Комсомольский НПЗ; 3 — Т-1, Бакинский НПЗ; 4 —
Т-8В, ПО «Ангарскиефтеоргсинтез».
Рис. 2.27. Тангенс угла диэлектрических потерь tg 6 в зависимости от цик-
личности нагрева топлива ТС-1 (Волгоградский НПЗ) и температуры t:
J — 111 — циклы иагрева топлива.
82
Рис. 2.28. Тангенс угла диэлектрических потерь tg 6 топлив в зависимости
от температуры 1:
1— исходное топливо; 2— осушенное; 3 — азотированное.
Поляризация — это явление образования или ориентации
электрических моментов молекул вещества в направлении элек-
трического поля вследствие взаимного смещения электрической
плотности в молекуле. Поляризация вещества ведет к появле-
нию электрических зарядов. В связи с этим склонность молекул
к поляризации имеет важное значение в процессах электриза-
ции топлива. Поляризация численно измеряется в м3 и отно-
сится к молю (мольная поляризация) или единице объема
(удельная поляризация) вещества. Чем больше величина удель-
ной поляризации, тем легче топливо электризуется.
Мольная поляризация определяется уравнением Клаузиу-
са— Мосотти, согласно которому
4 8 — 1 М
Рм = Т пУА« = е“+ 2" V (2- 72>
6*
ва
Рис. 2.29. Тангенс угла диэлектрических потерь tg 6 в топливе Т-7 в зави-
симости от температуры t при различной концентрации антиэлектростатиче-
•ской присадки Сигбол:
1 - 0,0005%; 2-0,002%; 3 - 0,005%; 4 — 0,01%; 5 — 0%.
где Рм — мольная поляризация, м8/кмоль;
М — масса моля, кг/кмоль;.
р — плотность, кг/м3;
Лд = 6,023-1026 кмоль-1 —число Авогадро;
а — деформационная поляризуемость, м8.
Мольная поляризация зависит только от поляризуемости мо-
лекул и не зависит от температуры и давления, а отношение
Рлг/а=25,227-1026 кмоль-1.
Из уравнения (2.72) получается соотношение для удельной
поляризации (Руд, м3/м3):
Руд= (е — 1)/(е 4-2) (2.73)
Значения Руд и Рм для реактивных топлив в зависимости от
температуры приведены в табл. 2.44.
S4
Таблица 2.43. Средние значения температурного коэффициента р
топливного индекса
Топливо Р-108, м3/(кг-К) Топ- ливо 6-10°, м3/(кг-К)
—604- -=-60 °C —60-=- 4-100 °C -604- 4-140 °C —604- 4-60 °C -604- 4-100 °C —604- 4-140 °C
Т-1 0,52 0,48 0,42 Т-8 0,49 0,47 0,46
ТС-1 0,58 0,56 0,52 Т-8В 0,55 0,53 0,50
РТ 0,54. 0,52 0,51 Т-6 0,49 0,47 0,41
У неполярных и слабополярных молекул значения мольной
поляризации и мольной рефракции численно близки между со-
бой, т. е. Ли «Re. Из этого положения следует, что диэлектри-
ческую проницаемость реактивных топлив в первом приближе-
нии можно вычислять по значениям показателя преломления
iid, принимая е = и2д.
Электрическая проводимость. Электрическая проводимость —
свойство веществ проводить электрический ток. Она обусловле-
на наличием в веществе подвижных электрических зарядов
(свободных электронов или ионов), которые после наложения
электрического поля перемещаются, создавая электрический
Рис. 2.30. Статистические данные по удельной электрической проводимости
х топлив (по данным В. В. Малышева и др.):
ф _ рязансКий НПЗ; О — ПО «Горьковнефтеоргсиитез»; А — ПО «Краснодариефтеорг-
синтез».
Рис. 2.31. Статистические данные по удельной электрической проводимости
х зарубежных реактивных топлив [89]:
N — число образцов.
85
Таблица 2.44. Мольная Рм и удельная Рул поляризация реактивных топлив
То- пливо ^М'103 ПРИ различных температурах, м3/кмоль
—60 °C —20 °C 20 °C 60 °C 100 °C 140 °C
Т-1 50,596 50,452 50,265 50,151 50,117 50,232
ТС-1 49,208 49,019 48,911 48,679 48,543 48,415
РТ 50,263 50,044 50,141 49,821 49,701 49,468
Т-8 51,740 51,6221 51,447 51,473 51,419 51,311
Т-8В 55,286 55,122 55,003 54,857 54,735 54,693
Т-6 62,451 62,350 60,221 62,338 62,340 62,465
невелика, то ее измеряют в пико Сименсах (1 пСм—Ю-12 См).
Реактивные топлива — диэлектрики; их электрическая прово-
димость обусловливается диссоциацией воды, кислот, солей и
других полярных соединений. В результате увеличения содер-
жания в топливе примесей в процессе сливо-наливных опера-
ций и транспортирования удельная электрическая проводимость
при температуре 20 °C повышается с 0,1—1,0 до 10 пСм/м. Ста-
тистические данные по удельной электрической проводимости
отечественных и зарубежных топлив приведены на рис. 2.30
и 2.31.
На увеличение удельной электрической проводимости замет-
но влияет обводнение топлива (рис. 2.32); влияет также и на-
личие гетероатомных и металлсодержащих соединений. В соот-
ветствии с этим гидроочистка и гидрирование топлив законо-
мерно снижают удельную электрическую проводимость.
Рис. 2.32. Удельная электрическая проводимость % топлива ТС-1 в зависи-
мости от содержания воды Сн2о [90]:
1— первая партия топлива; 2 — вторая партия топлива.
Рнс. 2.33. Удельная электрическая проводимость % топлив Т-1, ТС-1 и Т-8 с
присадкой ПМАМ-1 и присадкой «К» в зависимости от концентрации анти-
электростатических присадок Сигбол и ASA-3 (по данным ВНИИ НИ,
ЦИАМ):
1 — T-8B + С; 2 —Т-1 + С; 3 — ТС-1 + С; 4 — Т-8В + 0,003 «К» + С, Т-8 + ASA-3 (С —
присадка Сигбол; «К»—противоизносная присадка).
86
РудПри различных температурах, м3/м3
—60 “С —20 °C 20 °C 60 °C 100 °C 140 °C
0,2923 0,2820 0,2715. 0,2614 0,2519 0,2430
0,2881 0,2771 0,2661 0,2556 0,2451 0,2347
0,2857 0,2747 0,2654 0,2539 0,2436 0,2327
0,2864 0,2761 0,2660 0,2560 0,2460 0,2359
0,2886 0,2782 0,2680 0,2578 0,2477 0,2380
0,2936 0,2838 0,2652 0,2652 0,2559 0,2472
Зависимость удельной электрической проводимости от тем-
пературы неоднозначная, сложная. При температуре выше 20 иС
она приближенно может быть выражена соотношением
и,
(2.74)
где х и Xi — удельные электрические проводимости при температурах t
и tv,
а — температурный коэффициент электрического сопротивления.
Удельная электрическая проводимость в сотни раз повыша-
ется при введении в топлива антиэлектростатических присадок,
таких как отечественная Сигбол и зарубежная ASA-3 (США).
Их можно применять в случае необходимости снижения элект-
ризации топлива при заправке летательных аппаратов.
Присадка ASA-3 представляет собой эквимольную смесь хромовых солей
моно- и диалкилсалициловых кислот и ди (2-этилгексил) сульфосукцината каль-
ция; третий компонент—сополимер 2-метил-5-винилпиридина и лаурил- или
стеарилметакрилаты [88]. В состав присадки Сигбол входят хромовые соли
синтетических жирных кислот и сополимерная присадка ПМАМ-2 (ТУ 601-
179). Эффективность присадок Сигбол и ASA-3 иллюстрируется данными, при-
веденными на рис. 2.33.
Противоводокристаллизационная присадка этилцеллозольв
(жидкость «И») вызывает некоторый рост удельной электриче-
ской проводимости. При введении ее в топлива одновременно
с антиэтилектростатическими присадками отмечается (по дан-
ным В. Н. Гореловой) синергический эффект — существенное
усиление эффективности присадок, что видно на примере сле-
дующих данных:
Топливо+присадка и, пСм/м
ТС-1 исходное........................... 1,28
ТС-1+0,3% жидкости «И» . . . 2,2
ТС-1+0,0025% ASA-3 .... 505
То же+жидкость «И»
0,1% (масс.).................. 606
0,2% (масс.).................. 720
0,3% (масс.).................. 700
Установлено [91], что с повышением температуры также
увеличивается удельная электрическая проводимость топлив с
87
антиэлектростатическими присадками. Это повышение является
следствием увеличения степени диссоциации присадок.
Электризация — процесс возбуждения (образования)
электрического заряда в теле (топливе) тем или иным спосо-
бом.
Электризация топлив происходит в процессе смешения, пере-
качки, фильтрования, заправки летательных аппаратов и т. д.
Она обусловливается низкой электрической проводимостью топ-
лив, недостаточной для релаксации зарядов диффузионного
двойного электрического слоя, образующегося на границе раз-
дела топлива с поверхностью топливной аппаратуры, капель во-
ды и др. Электризация топлива в объеме, являющаяся резуль-
татом переноса электрических зарядов, приводит к накоплению
статического электричества до потенциалов, достаточных в ря-
де случаев для появления электрических разрядов. Величина,
заряда — результат конкурирующих процессов, их образования
и релаксации.
Процесс релаксации зарядов описывается уравнением:
Q= Qoe(-K/Eo8) т (2.75)
где Q — заряд, установившийся за время т, Кл;
Qo — заряд в начальный момент, Кл;
е — относительная диэлектрическая проницаемость топлива (безраз-
мерная) ;
е0 — абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, равная
8.8542Х10-12 Кл2-Н-'-м-2;
х —удельная электрическая проводимость топлива, См/м;
т — время, с.
Из уравнения (2.75) следует, что полупериод релаксации то,5
зарядов (Q = O,5Qo) равен:
'т05= 0,695т (2.76)
где
8
т = е0— (2.77)
Время, которое называют временем релаксации.
Расчетами по формулам (2.76) и (2.77) получены следую-
щие значения времени релаксации и полупериода релаксации
при температуре 20 °C (при е=2,37):
х, пСм/м .... 0,10 1 10 100 1000
тс . . 184,8 18,48 1,848 0,1848 0,0184
То,5, с.......... 128,4 12,84 1,284 0,1284 0,0128
Электризация топлив (и, следовательно, потенциал электри-
ческого поля) зависит от их электрической проводимости, ре-
жимов и конструктивного выполнения системы перекачки, а так-
же от температуры топлива, содержания в нем механических
примесей, полярных соединений и воды (рис. 2.34). Осушенное
и незагрязненное топливо к электризации не склонно. Наиболее
интенсивная электризация топлив наблюдается при электричес-
кой проводимости их, равной 4—12 пСм/м (рис. 2.35, 2.36).
88
Рис. 2.34. Ток i с фильтра при прокачке через него топлива Т-7 со* ско-
ростью 1300 л/мин в зависимости от содержания воды Сн2о в топливе
[90]:
/ — первая партия топлива, фильтр ТФБ; 2 — вторая партия топлива, фильтр ТФБ; <? — то
же, фильтр ФЭП; 4 — граничные значения тока с фильтра, выше которого в баке обра-
зуются заряды.
Рис. 2.35. Максимальная величина заряда Q, перенесенного в разряде, в за-
висимости от удельной электрической проводимости топлива х (по данным
В. В. Малышева и В. Н. Гореловой):
1 — Т-8 с добавкой отработанного топлива из агрегатов, скорость перекачки w=
= 1000 л/мин; 2 —ТС-1, иу=1500 л/мин.
В условиях эксперимента [92] количество разрядов при уве-
личении содержания воды в перекачиваемом топливе с 0,0002%
до 0,05% (масс.) возрастает с 60 до 1500. Пределы допустимой
объемной плотности зарядов (величина заряда, отнесенная
к единице объема вещества) в топливе по условию непоявления
разрядов в зависимости от скорости заправки и удельной элект-
рической проводимости приведены на рис. 2.37. Воспламенение
реактивных топлив может происходить при энергии емкостного
разряда 0,2—0,4 мДж [92].
Рис. 2.36. Плотность зарядов
в топливах при заправке
бака со скоростью 1660 л/мин
в зависимости от удельной
электрической проводимости х:
J — Т-1; 2 — Т-8; 3 —ТС-1; 4 — Т-8 +
+ ASA-3.
89
По данным И. В. Крымова и Н. Г. Клюйко, а также по дан-
ным работы [93], электризация и напряженность электрического'
поля пропорциональны скорости перекачки топлива. Последняя
при прочих равных условиях определяет величину заряда, пере-
носимого в образующихся разрядах. С учетом вероятности вос-
пламенения 10-7 паров реактивных топлив в смеси с воздухом
предельно допустимая величина перенесенного заряда в разря-
дах и максимальная допустимая скорость перекачки топлив,
приведены ниже (по данным В. Н. Гореловой и В. В. Малы-
шева) :
Показатель Т-2 Т-1 ТС-1 РТ Т-8, Т-8В Т-6
Удельная электрическая проводимость, пСм/м 0,5 2,4 1,3 0,48 0,2 0,2
Скорость заправки, л/мин 500 700 1100 Не ограни-
чено
Заряд, мКл .... 0,16 0,2 0,31 1,0
Фильтры — основной генератор зарядов в топливе. Количе-
ство зарядов при фильтрации может возрастать в 200 раз [94].
Присутствие механических примесей в концентрации ^0,001%.
(масс.) способствует электризации топлива до опасного уров-
Рис. 2.37. Предельно допустимая объемная плотность зарядов q в зависимо-
сти от удельной электрической проводимости топлива % при различных ско-
ростях заправки (по данным В. Н. Гореловой):
1 — 500 л/мин; 2 — 700 л/мин; 3— 1000 л/мин; 4— 1500 л/мии; 5— 1700 л/мии.
Рис. 2.38. Плотность зарядов q в топливах при заправке со скоростью-
1660 л/мин в зависимости от концентрации С присадки Сигбол (по данным
В. В. Малышева):
1 — Т-8; 2 —ТС-1; 3 —Т-7+0,003% (масс.) «К»; 4 —Т-1; «К» — противоизноспая при-
садка.
90
ня [95]. Интенсифицируют электризацию топлив шероховатости
топливных магистралей и пластмассовые детали топливной ап-
паратуры. Отмечается [95], что при возрастании содержания
фактических смол с 2 до 6 мг/100 мл при определенных услови-
ях число разрядов в электризующемся топливе увеличивается
с 21 до 137.
В целях пожаробезопасности при сливо-наливных операциях
в топлива рекомендуется вводить антиэлектростатические при-
садки Сигбол и ASA-3. Они не предотвращают образование за-
рядов, но за счет резкого увеличения удельной электрической
проводимости способствуют их релаксации [96].
Сравнительные данные об электризуемости топлив в зави-
симости от содержания антиэлектростатической присадки пред-
ставлены на рис. 2.38. Видно, что плотность зарядов при изме-
нении концентрации присадки Сигбол проходит через макси-
мум при ее содержании (0,5—1,0) 10-4% (масс.).
В процессе транспортирования топлива с присадкой Сигбол
от завода-изготовителя до бака летательного аппарата возмож-
но снижение концентрации присадки. Так, в условиях экспери-
мента [97] при четырехкратном фильтровании с последующим
отстаиванием топлива удельная электрическая проводимость
топлива РТ с 900 пСм/м снизилась до 400 пСм/м. Имеющийся,
однако, отечественный и зарубежный опыт показывает, что сни-
жение содержания присадок укладывается в допустимый уро-
вень.
Для защиты от статического электричества можно использо-
вать также релаксационные емкости, которые устанавливают
перед заполняемой емкостью. Релаксационная емкость для
предотвращения возникновения в ней взрыва должна быть пол-
ностью заполнена, ее объем должен обеспечивать время пребы-
вания жидкости, превосходящее время релаксации заряда.
Эффективная защита емкости от накопления статического
электричества обеспечивается с помощью так называемых ней-
трализаторов, представляющих собой трубу из диэлектрика (по-
лиэтилена, фторопласта) с установленными на ней заземленны-
ми игольчатыми электродами.
Глава 3
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
3.1. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ
Теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при
полном сгорании топлива, отнесенное к единице массы.
Различают высшую теплоту сгорания QB, которая включает
теплоту конденсации водяных паров, образующихся в процессе
сгорания топлива, и низшую теплоту сгорания QH, при опреде-
лении которой теплота, выделяющаяся при конденсации водя-
ных паров считается потерянной и поэтому не учитывается.
Большой практический интерес представляет низшая теплота
сгорания, определяемая при стандартных условиях (Г=298,15К,
Р= 101,32 кПа).
Теплоту сгорания, отнесенную к единице объема, принято
называть энергоемкостью топлива или объемной теплотой сго-
рания Qv.
Экспериментальные данные по теплоте сгорания, энергоем-
кости и содержанию водорода в реактивных топливах приведе-
ны в табл. 3.1. Для стандартных реактивных топлив низшая
теплота сгорания находится в пределах 42900—43400 кДж/кг;
она определяется по ГОСТ 21261—75.
Теплота сгорания топлив зависит от группового и фракцион-
ного состава, что четко прослеживается из зависимостей, при-
веденных на рис. 3.1. При этом топлива с большим соотноше-
нием С : Н (где С и Н — массовые доли углерода и водорода
в топливе) характеризуются меньшей теплотой сгорания. По-
Таблица 3.1. Теплота сгорания, энергоемкость и содержание водорода
в реактивных топливах
Топ- ливо <2Н, кДж/кг кДж 0* . V н> кДж КДж Д,- кДж кг Содер- жание водорода, % (масс.)
диапазон реко- мендуе- мая по ГОСТ (ТУ)
кг кг Л
Т-1 42960ч-43100 43000 42900 46100 43000 35045 2754 13,7
ТС-1 432104-43370 43290 42910 46470 43280 34100 2752 14,1
РТ 433304-43500 43370 43120 46550 43360 34170 2758 14,1
Т-8В 43270ч-43310 43290 43120 46440 43275 34620 2759 14,0
Т-6 43120ч-43210 43160 42900 46220 43150 36245 2768 13,5
Т-2 43120Д-43400 43230 43100 46550 43230 32640 2739 14,&
* Экспериментальные значения.
92
Рис. 3.1. Низшая теплота
сгорания Qh углеводородов
нормального строения в за-
висимости от числа атомов
углерода п в молекуле:
/ — парафиновые; 2 — олефино-
вые; 3— циклопентановые; 4 —
циклогексановые; 5 — аромати-
ческие.
этому обогащение топ-
лива ароматическими
углеводородами сопро-
вождается уменьшени-
ем массовой теплоты
сгорания.
Для расчета тепло-
ты сгорания топлив
предложено большое число эмпирических формул. Они основа-
ны на связи теплоты сгорания с элементным составом, плотно-
стью, анилиновой точкой, показателем преломления и другими
физико-химическими характеристиками топлива.
Низшая теплота сгорания углеводородных топлив с доста-
точно высокой точностью может быть вычислена по эмпиричес-
ким формулам, в которых используют данные по анилиновой
точке и плотности [20, 99]. В частности по следующей фор-
муле:
QH = [9940 + (/ан + 17,8) К] 4,1868
(3.1>
где Q„ — низшая теплота сгорания, кДж/кг;
/ан — анилиновая точка, °C (для ее нахождения можно пользоваться-
номограммой, представленной на рис. 3.2);
Рис. 3.2. Номограмма для определения анилиновой точки /аи по кинемати-
ческой ВЯЗКОСТИ V37,s° и ПЛОТНОСТИ Р15,6 [20].
93-
Таблица 3.2. Значение коэффициента К в формуле (3.2)
-в зависимости от плотности топлива при 20 °C р20
Р20, КГ/М3 К р20, КГ/м3 К р20, КГ/м’ К
750 6,20 786 5,26 821 4,43
751 6,18 787 5,24 822 4,40
752 6,15 788 5,21 823 4,38
753 6,12 789 5,19 824 4,36
754 6,09 790 5,16 825 4,33
755 6,07 791 5,14 826 4,31
756 6,04 792 5,11 827 4,29
757 6,01 793 5,09 828 4,27
758 5,99 794 5,07 829 4,24
759 5,96 795 5,04 830 4,22
760 5,93 796 5,02 831 4,20
761 5,91 797 4,99 832 4,17
762 5,88 798 4,97 833 4,15
763 5,85 799 4,94 834 4,13
764 5,83 800 4,92 835 4,11
765 5,80 801 4,89 836 4,09
766 5,77 802 4,87 837 4,06
767 5,75 803 4,85 838 4,04
768' 5,72 804 4,82 839 4,02
769 5,70 805 4,80 840 4,00
770 5,67 806 4,77 841 3,98
771 5,64 807 4.75 842 3,96
.772 5,62 808 4,73 843 3,93
773 5,59 809 4,70 844 3,91
.774 5,57 810 4,68 845 3,89
775 5,54 - 811 4,66 846 3,87
776 5,51 812 4,63 847 3,85
777 5,49 813 4,61 848 3,82
778 5,46 814 4,59 849 3,80
779 5,43 815 4,56 850 3,78
780 5,41 816 4,54 851 3,76
781 5,39 817 4,52 852 3,74
782 5,36 818 4,49 853 3,72
783 5,34 819 4,47 854 3,70
784 5,31 820 4,45 855 3,68
785 5,29
К— коэффициент, который вычисляется по формуле:
„ 15,65
К~ р20-10-3 + 4,44р — 14>56 (3-2)
►где р2о — плотность топлива при 20 °C, кг/м3;
р —средняя температурная поправка (берется по приложению 1 к
ГОСТ 3900—47).
В табл. 3.2 приведены значения К., вычисленные по форму-
ле (3.2) с погрешностью менее 0,6%.
Коэффициент К можно рассчитать также по формуле:
К = 125,2105 — 1>073-{_02,006972р2() <3-3)
«4
Теплоты сгорания топлив, вычисленные по формуле (3.1 )•„
приняты во всех спецификациях США и других странах на ре-
активные топлива наравне со значениями, определенными экс-
периментально [20]. Для реактивных топлив отклонения от экс-
периментальных значений составляют 50—58 кДж/кг, макси-
мальные отклонения ±188 кДж/кг.
Значение теплоты сгорания, вычисленное по формуле (3.1),
соответствует, как правило, погрешности экспериментальных
данных. Для приближенной оценки низшей теплоты сгорания
реактивных топлив можно пользоваться формулой:
Q„= 46942 —4,647р20 (3.4>
где QH— низшая теплота сгорания, кДж/кг;
р2о — плотность топлива при температуре 20 °C, кг/м3.
Если в топливе содержится сера, то в этом случае [98] низ-
шая теплота сгорания QHs будет равна
* Qhs = (1 - Ss) Qh + 182004s (3.5>
где QH — низшая теплота сгорания топлива, вычисленная без учета содер-
жания серы, кДж/кг; -
gs — массовая доля серы в топливе.
Для вычисления высшей теплоты сгорания рекомендуется
использовать следующую формулу:
Qb= Qh + 2512 (9gHj — йн2о) (3.6>
где QB и Qh — высшая и низшая теплоты сгорания топлива, кДж/кг;
ён2 и gH2o — массовые доли водорода и воды в топливе.
3.2. ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Теплопроизводитель.юсть характеризует энергетические воз-
можности топливовоздушной смеси с учетом эффективности ра-
бочего процесса в камере сгорания и определяется соотноше-
нием:
(3.7>
„ __ QhBt
l+aL0
тде ffa — низшая теплопронзводительность, кДж/кг;
Qh — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
Lo — стехиометрический коэффициент, кг окислителя/кг топлива;
т]т — коэффициент полноты сгорания топлива;
а — коэффициент избытка воздуха.
Данные по теплопроизводительности топливовоздушной сме-
си стехиометрического состава при полном сгорании (т]т= 1)
для реактивных топлив приведены в табл. 3.1.
3.3. ТЕПЛОТА ИСПАРЕНИЯ
В справочной и периодической литературе данные по теплоте
испарения реактивных топлив, если и приводятся, то в порядке
иллюстрации; поэтому они не могут быть рекомендованы для
95-
Рис. 3.3. Теплота испарения Д//'Исп угле-
водородов нормального строения и реак-
тивных топлив в зависимости от числа ато-
мов углерода п в молекуле при 0,1 МПа:
1 — ароматические; 2—олефиновые и нафтено-
вые; 3 — парафиновые; 4 — 8 — реактивные топ-
лива ТС-1, РТ, Т-1, Т-8 и Т-6 соответственно.
использования в теплотехнических расчетах. Необходимая рас-
четная формула для определения теплоты испарения топлива
была получена при следующем допущении. Теплота испарения
топлива рассматривается как сумма теплот испарения гомоло-
гических групп углеводородов, соответствующих приведенной
формуле топлива, т. е.
»=/
А^исп = Д^исп.гri (3-8)
4 = 1
где ДЯисп—теплота испарения топлива при температуре, соответствующей
выкипанию 50% (об.) навески, кДж/кг;
ДЯисп, i и Г( — теплота испарения и объемная доля Z-й гомологической группы
углеводородов.
Принимая во внимание, что при постоянном числе атомов
углерода (n = const) парафиновые, олефиновые и нафтеновые
углеводороды мало различаются по теплоте испарения (рис. 3.3),
формулу (3.8) для реактивных топлив можно записать в следу-
ющем виде:
Д77исп=(1 —Га) Д/Уисп1П + гаД^исп,а (8-9)
где ДЯисп, п й Диеп, а — теплоты испарения парафиновых и ароматических
углеводородов, кДж/кг;
га — объемная доля ароматических углеводородов в топ-
ливе.
Значения Д/7Исп, п и Д/7Исп, а принимаются по графику
(рис. 3.3) [60] при числе п, равном числу атомов углерода в
приведенной формуле топлива. Вычисленные по формуле (3.9)
значения теплот испарения для реактивных топлив представле-
ны на рис. 3.3 и приведены ниже:
"Топливо . . . . .Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
.ДЯисп, кДж/кг ... 279 285 283 280 271 259 292
Если топливо рассматривать как смесь узких фракций, то
в формуле следует принимать: — теплота испарения
фракции, a ri — объемная доля фракции i в паровой фазе.
/96
Таблица 3.3. Теплота испарения реактивных топлив
Темпера- тура, °C А^исп* кДж/кг Т-1 | ТС-1 | РТ | Т-8 | Т-8В I Т-6 | Т-2
-60 385 390 385 384 380 376 413
—40 379 383 378 377 374 370 405
—20 372 375 371 370 367 364 397
0 365 368 363 362 360 358 388
20 357 360 356 355 353 351 379
40 349 351 348 347 345 344 369
60 341 343 339 339 338 337 359
80 332 334 331 330 330 330 349
100 324 324 322 322 322 322 338
120 314 315 312 313 313 315 327
140 305 305 302 303 304 307 315
160 295 294 292 293 295 298 303
180 284 283 281 283 285 290 289
200 273 271 270 272 275 280 275
220 261 258 257 260 264 172 259
240 248 244 244 247 252 261 242
260 234 228 230 233 240 250 222
280 218 212 214 218 226 238 200
300 201 192 196 201 211 226 173
320 181 168 175 181 194 212 138
340 157 141 149 158 175 197 76,7
360 125 98,8 114 128 152 180 —
380 73,3 — 33,7 80,3 122 160 —
400 — — — — 70,9 136 —
420 — — —• — — 102 —
Для расчета теплоты испарения реактивных топлив при дав-
лениях, отличных от нормального, рекомендуется формула [60]:
/ г _ т \<м
Д^исп= A^ncn.s [ “т5 _•г I (3- Ю)
\ 1 «Р 1 50% /
где ТКр — критическая температура, К;
7’50% —температура кипения, соответствующая выкипанию 50% (об.) на-
вески топлива, К.
Правомерность использования формулы (3.10) подтвержда-
ется зависимостью, представленной на рис. 3.4. Табулированные
значения теплот испарения реактивных топлив приведены
в табл. 3.3.
3.4. ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Теплоемкость — отношение количества теплоты, сообщаемой
топливу в процессе, к изменению его температуры. Теплоем-
кость вещества в разных процессах изменения его состояния
может меняться от положительного значения (изотермический
процесс с подводом тепла) до отрицательного (изотермический
процесс с отводом тепла). Для адиабатического процесса теп-
7—900
97
Рис. 3.4. Логарифм отношения теплот испарения 1g АЯисп/ДЯ'исп. в зависи-
мости от логарифма приведенной температуры 1g 0 [60]:
^/(Т'кр-А, о % )> гДе Ар ~ критическая температура, К; Т — заданная темпера-
тура, К; Ло% — температура выкипания 50% (об.) фракции топлива; — теплота
испарения топлива при 0,1 МПа, кДж/кг; Д//исп — теплота испарения топлива при за-
данной температуре кипения, кДж/кг;----------по формуле (3.10); * —этан; е — про-
пан; Ц — бутан; ф— пентан; О — этилен; □ — пропилен; ф — бутилен; V — метилацети-
лен; ▲ —циклопропан; ▼ —циклобутан; 4-— бензол; А — этанол; ★ — этиловый эфир;
0—бензин Б-70; ф—топливо Т-1.
лоемкость равна нулю. Различают истинные теплоемкости для
данной температуры и средние теплоемкости в интервале тем-
ператур и относят их к 1 кг, 1 м3 или 1 моль вещества.
Теплоемкость реактивных топлив зависит от их углеводород-
ного и фракционного состава. Чем больше в топливе парафино-
вых и олефиновых и меньше ароматических углеводородов, тем
выше теплоемкость топлива. Стандартные реактивные топлива
по теплоемкости различаются незначительно.
В табл. 3.4 приведены значения изобарной теплоемкости ре-
активных топлив, полученных ТЦ В/О «Нефтехим» и ЦИАМ по
системе АВЕСТА. Следует иметь в виду, что теплоемкость лю-
бого топлива (если это не индивидуальный углеводород) не
остается строго постоянной величиной из-за различий в составе
топлива. Однако влиянием изменений химического и фракцион-
ного состава на теплоемкость в пределах одного сорта топлива
можно пренебрегать, так как расхождения значений обычно
меньше экспериментальной ошибки. В зависимости от диапа-
зона темпер’атур и давлений изобарная теплоемкость экспери-
ментально определяется с погрешностью ± (0,5—3,0) %.
Теплоемкость жидких нефтепродуктов удовлетворительно
коррелирует с плотностью. В связи с этим можно использовать
формулу:
А
%-Tsr <з.">
98
. где cPq— изобарная теплоемкость при температуре О °C, кДж/(кг-К);
Р20 — плотность топлива при 20 °C, кг/м3;
А — коэффициент пропорциональности, который для реактивных топ-
лив рекомендуется принимать равным 53,12.
Температурная зависимость теплоемкости нелинейна. Одна-
о в первом приближении ее зависимость от температуры в ин-
тервале от 20 °C до температуры кипения можно аппроксими-
ровать линейной формулой:
cp,t = cP0(l + <Щ (3.12)
где cP,i и Ср0— изобарная теплоемкость топлива при температуре t и 0°С со-
ответственно, кДж/(кг-К);
а—температурный коэффициент, 1/°С.
При повышении давления теплоемкость топлива уменьшает-
ся и тем значительнее, чем выше температура. При этом зави-
симость теплоемкости от давления не линейна.
Таблица 3.4. Изобарная теплоемкость Ср реактивных топлив
при давлении 0,1 МПа
Темпера- тура, °C ср, кДж/(кг-К)
Т-Г ТС-1 РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
210 1,631 1,708 1,697 1,685 1,677 1,618 1,770
220 . 1,661 1,741 1,730 1,717 1,709 1,648 1,802
230 1,691 1,774 1,764 1,750 1,741 1,680 1,835
240 1,723 1,808 1,798 1,784 1,774 1,711 1,868
- 250 1,754 1,842 1,833 1,818 1,808 1,743 1,902
260 1,787 1,878 1,869 1,853 1,842 1,776 1,937
270 1,820 1,913 Л,905 1,889 1,877 1,808 . 1,973
280 1,853 1,949 1,941 1,924 1,912 1,842 2,010
290 1,887 1,986 1,978 1,961 1,947 1,875 2,047
300 1,921 2,023 2,016 1,997 1,983 1,909 2,084
310 1,955 2,061 2,053 2,034 2,019 1,943 2,142
320 1,990 .. 2,099 2,091 2,072 2,055 1,979 2,161
330 2,026 2,137 2,130 2,109 2,092 2,011 2,200
340 2,061 2,175 2,169 2,147 2,129 2,046 2,240
350 2,097 2,214 2,208 2,185 2,166 2,079 2’279
360 2,133 2,254 2,247 2,224 2,203 2,116 2,320
370 2,169 2,206 2,293 2,287 2,262 2,241 2,151 2,361
380 2,333 2,327 2,301 2,279 2,186 2'402
390 2,243 2,373 2,367 2,341 2,317 2,222 2 Л44
400 2,280 2,414 2,408 2,380 2,355 2,257 2,486
410 2,318 2,455 2,449 2,420 2,393 2,293 2,529
420 2,355 2,496 2,490 2,460 2,432 2,329 2,579
430 2,394 2,538 2,532 2,501 2,471 2,364 2,617
440 2,432 2,580 2,575 2,542 2,510 2,400
450 2,471 — — 2,583 2,550 2,437 . .
460 —• — — 2,590 2,473
470 — — — 2,630 2,500
480 — — — — 2,547
490 — — .— -— — 2,584
500 — -- — — —. 2,621
510 •— — — — — 2,660 —
7*
99
Таблица 3.5. Поправка изобарной теплоемкости &ср
реактивных топлив на давление
Дер, при различном давлении в кДж/(кг-К)
Темпера- тура, °C га га га га га га 1?
С с Е Е Е Е Е Е Е
S S S S S S S S
—• 04 со ю С© г* оо о
— .3 ' % ; ' -1 .и ‘ Л ' '• 0,100 !
20 6,010 0,020 0,037 0,048 0,058 0,071 0,088 0,092 0,104
40 0,010 0,021 0,034 0,050 0,050 0,073 0,084 0,094 0,102 0,109
60 0,012 0,025 0,038 0,054 0,069 0,077 0,090 0,100 0,109 0,117
80 0,014 0,030 0,044 0,059 0,071 0,084 0,096 0,111 0,121 0,132
100 0,016 0,035 0,050 0,067 0,089 0,095 0,108 0,124 0,135 0,147
120 0,019 0,040 0,053 0,075 0,091 0,107 0,122 0,140 0,151 0,164
140 0,021 0,045 0,065 0,084 0,104 0,122 0,138 0,155 0,169 0,180
166 0,024 0,050 0,074 0,098 0,118 0,199 0,156 0,175 0,188 0,201
180 0,028 0.056 0,087 0,112 0,138 0,157 0,178 0,196 0,208 0,223
200 0,032 0,067 0,103 0,130 0,158 0,178 0,197 0,218 0,234 0,248
220 — 0,087 0,123 0,153 0,182 0,204 0,226 0,253 0,270 0,287
240 — 0,112 0,153 0,189 0,221 0,246 0,271 0,296 0,317 0,334
260 — 0,143 0,193 0,239 0,277 0,314 0,339 0,365 0,390 0,402
Для расчета теплоемкости реактивных топлив с учетом
влияния давления рекомендуется использовать следующую фор-
мулу:
cP,t = ct,P0— Ьср (3.13)
где Ср, t—изобарная теплоемкость при заданных t и Р, кДж/(кг-К);
Ct, р0—изобарная теплоемкость при температуре t и давлении 0,1 МПа,
кДж/(кг-К);
Дед— поправка на давление, кДж/(кг-К).
Значения поправки Дед, полученные из данных по топливу Т-1, приведе-
ны в табл. 3.5. Их можно, при отсутствии прямых экспериментальных величин,
использовать и для других реактивных топлив.
Изохорная и изобарная теплоемкости жидкостей связаны
между собой следующим соотношением:
су _ Ps
Ср Рт
(3.14)
где Cv и Ср — изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг-К);
Ps и Рт — адиабатический и изотермический коэффициенты сжимаемости.
Значения отношения ps/pT для топлива Т-6 приведены в
табл. 3.6. Они получены на базе экспериментальных данных,
выполненных в МЭИ. Изохорную теплоемкость других топлив
можно в первом приближении вычислить по формуле (3.14),
принимая в ней отношение ps/pT такое же, как для топлива Т-6.
Теплоемкость подчиняется правилу аддитивности и поэтому
100
Таблица 3.6. Отношение адиабатического коэффициента
сжимаемости ₽з к изотермическому коэффициенту сжимаемости
для топлива Т-6
Темпера- тура, °C при различном давлении
0,1 МПа 1 МПа 2 МПа 4 МПа 6 МПа 8 МПа 10 МПа
-60 0,7594 0,7583 0,7564 0,7490 0,7366 0,7191 0,6970
- —40 0,7749 0,7739 0,7718 0,7607 0,7479 0,7268 0,6999
-20 0,7908 0,7898 0,7874 0,7774 0,7603 0,7359 0,7049
0 0,8054 0,7859 0,8021 0,7909 0,7718 0,7445 0,7095
. 20 0,8185 0,8177 0,8150 0,8028 0,7816 0,7412 0,7121
< 40 0,8304 0,8290 0,8261 0,8128 0,7893 0,7392 0,7120
J 60 0,8395 0,8387 0,8355 0,8208 0,8213 0,7571 0,7084
1 80 0,8476 0,8469 0,8271 0,7980 0,7557 0,7010 —
Г 80 0,8476 0,8469 0,8434 0,8271 0,7980 0,7557 0,7010
1 100 0,8547 0,8539 0,8500 0,8318 0,7990 0,7512 0,6897
120 0,8607 0,8599 0,8555 0,8350 0,7979 0,7438 0,6742
140 0,8615 0,8651 0,8602 0,8371 0,7949 0,7333 0,6548
160 0,8706 0,8697 0,8642 0,8380 0,7901 0,7216 0,6316
180 0,8749 0,8747 0,8678 0,8381 0,7835 0,7039 0,6050
200 0,8790 0,8781 0,8710 0,8376 0,7755 0,5798 0,5798
для смесей топлив изобарную теплоемкость можно вычислять
по формуле
г=/
Ср,см = 8 tCp} (3.15)
1=1
где Ср, см и Ср. —изобарные теплоемкости смеси и компонента i, кДж/(кг-К);
gi—массовая доля компонента I.
Экспериментальных данных по теплоемкости паров реактив-
ных топлив очень мало, а имеющиеся плохо согласуются между
собой. Поэтому в табл. 3.7 и 3.8 приведены расчетные данные,
полученные ТЦ В/О «Нефтехим» и ЦИАМ по системе АВЕСТА.
Для определения изобарной теплоемкости паров реактивных
топлив при заданной температуре можно использовать правило
аддитивности, согласно которому:
СР — %лгисР-п + ?2ЛнсРн “Ь $згacPa (3.16)
где ср —изобарная теплоемкость паров топлива, Дж/(кг-К);
Срп, Сря и Сра — изобарные теплоемкости паров соответствующих групп углево-
дородов, Дж/(кг-К);
гп, гн, га—объемные доли парафиновых и олефиновых углеводородов,
нафтеновых и ароматических углеводородов соответственно;
L> ёг, £з — поправочные множители, определяемые экспериментально.
Равенство суммы всех компонентов единице достигается за
счет корректировки содержания нафтеновых углеводородов.
Значения изобарной теплоемкости для соответствующих групп
углеводородов определяются по графикам (рис. 3.5), при вели-
чине п, соответствующей числу атомов углерода в приведенной
формуле данной марки топлива.
101
Таблица 3.7. Изобарная теплоемкость сР паров реактивных топлив
при давлении 0,1 МПа
Темпера- тура, К ср, кДж/(кг-К)
Т-1 ТС-1 | РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2
440 2,161
450 — 2,171 2,176 — 2,197
460 2,077 2,206 2,211 2,189 2,232
470 2,109 2,240 2,245 2,223 2,266
480 2,141 2,274 2.279 2,256 2,239 2,300
490 2,172 2,307 2,312 2,289 2,271 2,334
500 2,203 2,340 2,346 2,322 2,304 2,367
510 2,234 2,373 2,376 2,355 2,386 2,400
520 2,264 2,405 2,411 2,387 2,367 2,280 2,433
530 2,294 2,437 2,422 2,418 2,399 2,310 2,465
540 2,324 2,468 2,474 2,449 2,429 2,340 2,496
550 2,353 2,499 2,505 2,480 2,460 2,369 2.528
.560 2,382 2,530 2,536 2,510 2,490 2,398 2,559
570 2,410 2,560 2,566 2,540 2,520 2,427 2,589
580 2,438 2,589 2,596 2,570 2,549 2,455 2,619
590 2,466 2,619 2,625 2,599 2,578 2,483 2,649
600. 2,493 2,648 2,654 2,628 2,506 2,510 2,678
610 2,520 2,676 2,683 2,656 2,634 2,537 2,707
620 2,547 2,705 2,711 2,684 2,662 2,564 2,735
630 2,537 2,732 2,739 2,712 2,609 2,590 2,763
640 2,599 2,760 2,767 2,739 2,716 2,616 2,791
650 2,624 2,787 2,794 2,766 2,743 2,642 2,818
660 2,649 2,814 2,821 2,792 2,769 2,667 2,845
670 2,674 2,840 2,847 2,818 2,795 2,692 2,872
680 2,699 2,866 2,873 2,844 2,821 2,716 2,898
690 2,723 2,891 2,899 2,869 2,846 2,741 2,924
700 2,747 2,917 2,924 2,894 2,870 2,764 2,950
710 2,770 2,941 2,949 2,919 2,985 2,788 2,975
720 2,793 2,966 2,973 2,943 2,919 2,811 2,999
730 2,816 2,990 2,998 2,967 2,943 2,834 3,024
740 2,838 3,014 3,021 2,991 2,966 2,856 3,048
750 2,860 3,037 3,045 3,014 2,989 2,879 3,071
760 2,882 3,060 3,068. 3,037 3,012 2,901 3,095
770 2,903 3,083 3,091 3,060 3,034 2,922 3,118
780 2,924 3,106 3,113 3,082 3,056 2,943 3,141
Температурная зависимость изобарной теплоемкости паров
топлив корректно описывается уравнением:
сР = а + ЬТ + сТ* (3.17)
где Ср — изобарная теплоемкость, кДж/(кг-К);
Т — температура, К;
а, b и с — эмпирические коэффициенты.
С учетом влияния давления теплоемкость паров топлив мож-
но рассчитывать по формуле [49]:
ср=сро— ЬсР (3.18)
где сР° — изобарная теплоемкость паров топлива в идеальногазовом состоя-
нии, кДж/(кг-К);
Acf —поправка на давление, кДж/(кг-К),
102
n
Лер = --jj (Дср(°) + соЛср(1))
(3.19)
где R—универсальная газовая постоянная, равная 8,1343 кДж/
/(кмоль-К);
М — масса моля, кг/кмоль;
, со — фактор апентричности, безразмерный;
Де/0’ и Дср(1> —• безразмерные функции, учитывающие влияние давления;
их значения приведены в табл. 3.9 и 3.10.
Изохорная теплоемкость паров топлива может быть вычис-
лена по следующей формуле [6]:
р
cv= Ср0 — д^-(1 +Дсу) (3.20)
где Ср° — изобарная теплоемкость, кДж/(кг-К);
Дсу — поправка, учитывающая влияние давления, безразмерная;
R—-универсальная газовая постоянная, кДж/(кмоль-К);
М — масса моля, кг/кмоль.
Таблица 3.8. Изобарная теплоемкость Ср паров реактивных топлив
при давлении 10 МПа
Темпера- тура, К ср, кДж/(кг-К)
Т-1 ТС-1 РТ Т-8 Т-6 Т-2
620 2,879
630 — — 2,924
640 3,012 3,052 — — 2,971
650 — 3,053 3,092 3,036 — 3,017
660 2,981 3,093 3,131 3,075 3,065
670 3,018 3,133 3,169 3,112 3,112
680 3,055 3,171 3,205 3,149 3,158
690 3,090 3,207 3,238 3,184 — 3,203
700 3,123 3,241 3,269 3,218 — 3,245
710 3,153 3,271 3,296 3,249 3,084 3,284
720 3,179 3,298 3,319 3,277 3,114 3,318
730 3,201 3,322 3,339 3,301 3,143 3,348
740 3,218 3,342 3,355 3,322 3,171 3,374
750 3,231 3,359 3,369 3,340 3,198 3,396
760 3,241 3,374 3,382 3,355 3,222 3,417
770 3,249 3,388 3,393 3,368 3,245 3,436
780 3,256 3,401 3,405 3,380 3,265 3,456
103
Таблица 3.9. Поправка на давление &сР<-°'> для изобарной теплоемкости
пр А (°) Дер для разных значений Рпр
0,2 | 0,4 0,6 | 0,8 | 1,0 1,2 | 1,4 | 1,6
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 —0,8235 —0,6375 —0,5097 —0,4169 —0,3468 —0,2923 —0,2488 —0,2136 —0,1846 —0,1601 —0,1398 —0,1074 —0,0832 —0,0645 —0,0498 —0,0380 —0,0285 —0,0206 —16,87 —11,17 —1,606 —1,192 —0,9341 —0,7579 —0,6296 —0,5324 —0,4563 —0,3953 —0,3454 —0,2693 —0,2142 —0,1731 —0,1414 —0,1165 —0,0964 —0,0800 —16,06 —10,49 —9,096 —2,988 —1,982 —1,476 — 1,163 —0,9497 —0,7945 —0,6768 —0,5844 —0,4493 —0,3559 —0,2879 —0,2368 —0,1972 —0,1657 —0,1402 —15,55 —10,07 —8,203 —10,89 —4,603 —2,756 —1,965 — 1,517 —1,224 —1,018 —0,8637 —0,6496 —0,5085 —0,4089 —0,3358 —0,2799 —0,2361 —0,2010 —15,21 —9,781 —7,669 —8,327 —оо —5,713 —3,291 —2,322 —1,782 — 1,434 —1,191 —0,8716 —0,6717 —0,5361 —0,4381 —0,3644 —0,3074 —0,2622 —14;97 —9,584 —7,317 —7,182 —14,35 —16,12 —5,744 —3,499 —2,506 —1,940 —1,571 —1,116 —0,8463 —0,6685 —0,5431 —0,4504 —0,3794 —0,3236 —14,81 —9,446 —7,073 —6,524 —9,063 —23,50 —9,934 —5,190 —3,441 —2,550 —2,008 —1,380 —1,029 —0,8050 —0,6502 —0,5373 —0,4518 —0,3851 —14,70 —9,351 —6,897 —6,094 —7,244 —13,16 —13,02 —7,172 —4,542 —3,244 —2,493 —1,665 —1,222 —0,9463 —0,7587 —0,6248 —0,5244 —0,4465
Таблица 3.10. Поправка на давление \сР1-''1 для изобарной теплоемкости
7 пр Дер) для разных значений РПр
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 >•4 . 1,6
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 —1,970 —1,253 —0,8849 —0,6598 —0,5114 —3,248 -1,872 —1,272 —2,510 —4,952 - оо —31,94 —27,81 —26,21
1,05 —0,4085 —0,9338 —1,615 —2,466 —3,191 (-3,8) —17,55 —46,98
1,10 —0,3286 —0,7172 — 1,158 —1,626 —2,003 (-2,3) (-2,9) —3,153
1,15 —0,2693 —0,5691 —0,8823 —1,185 —1,426 (-1,62) (-1,77) (—2,05)
1,20 —0,2230 —0,4603 —0,6952 —0;9115 —1,084 (-1,22) (-1,28) (-1,37)
1,25 —0,1863 —0,3780 —0,5068 —0,7241 —0,8548 —0,9405 (-1,02) (-1,06)
1,30 —0,1566 —0,3141 —0,4601 —0,5881 —0,6911 —0,7635 (—0,82) (—0,84)
1,40 —0,1123 —0,2222 0,3203 —0,4039 —0,4734 —0,5250 —0,5613 —0,5808
1,50 —0,0814 —0,1608 —0,2300 —0,2889 —0,3374 —0,3752 —0,4033 —0,4210
1,60 —0,0593 —0,1177 —0,1680 —0,2104 —0,2452 —0,2726 —0,2946 —0,3102
1,70 —0,0431 —0,0866 —0,1236 —0,1546 —0,1801 —0,2013 —0,2171 —0,2303
1,80 —0,0310 —0,0636 —0,0911 —0,1140 —0,1327 —0,1482 —0,1603 —0,1701
1,90 —0,0218 —0,0463 —0,0668 —О', 0837 —0,0975 —0,1087 —0,1176 —0,1247
2,00 —0,0147 —0,0330 —0,0482 —0,0607 —0,0707 —0,0786 —0,0854 —0,0900
104
плотных газов [49]
Гпр л (°) Аср для разных значений Рпр
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 4,0
0,80 — 14,63 —14,58 —14,56 —14,55 —14,56 —14,58 — 14,61 —14,85
0,85 —9,285 —9,244 —9,219 —9,208 —9,209 —9,218 —9,235 —9,395
0,90 —6,769 —6,675 —6,605 -6,555 —6,520 —6,497 —6,484 —6,514
0,95 —5,797 —5,576 —5,412 —5,286 —5,188 —5,112 —5,056 —4,915
1,00 —6,286 —5,690 —5,284 —4,987 —4,762 —4,587 —4,450 —4,065
1,05 —9,008 —7,182 —6,150 —5,491 —5,028 —4,683 —4,422 —3,695
1,Ю -12,22 —9,627 —7,803 —6,617 —5,813 —5,234 —4,810 —3,658
1,15 —8,609 —9,217 —8,299 —7,251 —6,421 —5,779 —5,271 —3,816
1,20 —5,619 —6,419 —6,916 —6,902 —6,288 —5,742 —5,319 —3,978
1,25 —3,969 —4,631 —5,129 —5,483 —5,736 —5,463 —5,063 —3,955
1,30 —3,003 —3,496 —3,931 —4,277 —4,538 —4,752 —4,784 —3,737
1,40 —1,960 —2,256 —2,539 —2,799 —3,026 —3,218 —3,375 —3,322
1,50 — 1,418 —1,615 — 1,809 —1,995 —2,166 —2,322 —2,461 —2,953
1,60 — 1,089 —2,232 — 1,373 — 1,510 — 1,642 — 1,763 — 1,876 —2,301
1,70 —0,8692 —0,9787 —1,087 —1,192 —1,295 —1,392 — 1,484 —1,853
1,80 —0,7126 —0,8003 —0,8865 —0,9710 —1,053 —1,133 —1,209 — 1,525
1,90 —0,5969 —0,6685 —0,7393 —0,8088 —0,8766 —0,9425 —1,006 —1,279
2,00 —0,5077 —0,5677 —0,6272 —0,6856 —0,7427 —0,7984 —0,8522 —1,089
плотных газов [49]
т пр Дер) для разных значений РПр
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 | 4.0
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 —25,54 —40,66 —10,19 (-2,7) (-1,51) (-1,22) (—0,87) —0,5955 —0,4357 —0,3230 —0,2395 —0,1778 —0,1303 —0,0938 —25,31 —25,93 —17,47 —3,789 (-1,64) (-1,27) (—0,92) —0,6113 —0,4481 —0,3351 —0,2482 —0,1845 —0,1352 —0,0975 —25,31 —21,47 —21,72 —7,022 —2,373 (-1,38) (—0,99) —0,6401 —0,4655 —0,3447 —0,2564 —0,1902 —0,1396 —0,1012 —25,46 —19,24 —24,24 —9,939 —3,634 —1,784 —1,158 —0,6928 —0,4866 —0,3595 —0,2654 —0,1965 —0,1440 —0,1035 —25,70 —17,84 — 17,46 — 12,17 —5,394 —2,309 —1,439 —0,7776 —0,5217 —0,3746 —0,2761 —0,2035 —0,1489 —0,1066 —26,01 —16,84 —15,31 —14,41 —6,937 —3,323 —1,763 —0,8939 —0,5695 —0,3994 —0,2898 —0,2121 —0,1543 —0,1108 —26,37 — 16,10 —14,58 —15,84 —8,230 —4,408 —2,245 —1,040 —0,6320 —0,4296 —0,3076 —0,2224 —0,1611 —0,1144 —28,53 —14,01 —13,70 —10,30 —7,543 -9,153 —5,513 —2,492 —1,090 —0,6918 —0,4615 —0,3184 —0,2226 —0,1554
105
Таблица 3.11. Поправка на давление Дсу<°> для изохорной теплоемкости
т пр л (°) Асу для различных значений Р Пр
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,80 —0,1300 —0,1309 —1,369 —1,427 —1,482 —1,535 — 1,588 —1,639
0,85 —0,1055 —0,9875 —1,027 —1,065 —1,104 —1,142 —1,180 —1,217
0,90 —0,0871 —0,1934 —0,7880 —0,8097 —0,8335 —0,8586 —0,8845 —0,9112
0,95 —0,0729 —0,1575 —0,2647 —0,6781 —0,6753 —0,6811 —0,6916 —0,7051
1,00 —0,0617 —1,1309 —0,2117 —0,3156 — со —0,6450 —0,6170 —0,6050
1,05 —0,0528 —0,1105 —0,1749 —0,2498 —0,3434 —0,4766 —0,6170 —0,6154
1,10 —0,0456 —0,0944 —0,1473 —0,2056 —0,2716 —0,3487 —0,4370 —0,5178
1,15 —0,0396 —0,0814 —0,1258 —0,1732 —0,2245 —0,2801 —0,3401 —0,4010
1,20 —0,0347 —0,0708 —0,1086 —0,1481 —0,1818 —0,2333 —0,2790 —0,3251
1,25 —0,0306 —0,0621 —0,0946 —0,1282 —0,1630 —0,1986 —0,2353 —0,2719
1,30 —0,0271 —0,0548 —0,0831 —0,1120 —0,1416 —0,1716 —0,2019 —0,2321
1,40 —0,0216 —0,0433 —0,0653 —0,0874 —0,1097 —0,1319 —0,1539 —0,1759
1,50 —0,0175 —0,0349 —0,0524 —0,0698 —0,0872 —0,1044 —0,1214 —0,1382
1,60 —0,0143 —0,0286 —0,0428 —0,0568 —0,0707 —0,0845 —0,9979 —0,1112
1,70 —0,0119 —0,0237 —0,0354 —0,0470 —0,0583 —0,0695 —0,0805 —0,0912
1,80 —0,0100 —0,0199 —0,0297 —0,0393 —0,0488 —0,0580 —0,0671 —0,0759
1,90 —0,0085 —0,0169 —0,0252 —0,0333 —0,0412 —0,0490 —0,0566 —0,0641
2,00 —0,0073 —0,0145 —0,0215 —0,0284 —0,0352 —0,0418 —0,0483 —0,0546
Таблица 3.12. Поправка на давление для изохорной теплоемкости
т пр Асу) для различных значений Р Пр
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 —0,5606 —0,4354 —0,3506 —0,2886 —0,2421 —0,2058 —0,1767 —0,1532 —0,1338 —0,1176 —0,1041 —0,0828 —0,0670 —0,0550 —0,0458 —0,0385 —0,0328 —0,0281 —0,8307 —0,6417 —0,5189 —0,4307 —0,3639 —0,3121 —0,2704 —0,2363 —0,2080 —0,1643 —0,1325 —0,1085 —0,0902 —0,0758 —0,0644 —0,0552 —0,8482 —0,6813 —0,5643 —0,4777 —0,4101 —0,3561 —0,3120 —0,2447 —0,1965 —0,1607 —0,1333 —0,1120 —0,0951 —0,0815 —1,280 —0,9676 —0,7811 —0,6508 —0,5533 —0,4771 —0,4160 —0,3240 —0,2595 —0,2116 —0,1753 —0,1471 —0,1248 —0,1069 —1,307 —1,017 —0,8323 —0,7001 —0,5996 —0,5203 —0,4032 —0,3214 —0,2616 —0,2663 —0,1813 —0,1538 —0,1317 —4,843 —1,741 —1,278 —1,024 —0,8514 —0,7238 —0,6250 —0,4813 —0,3826 —0,3104 —0,2568 —0,2149 —0,1821 —0,1559 —4,735 —2,475 —1,576 —1,227 —1,007 —0,8499 —0,7297 —0,5591 —0,4426 —0,3587 —0,2959 —0,2477 —0,2098 —0,1797 —4,762 —3,744 —1,994 —1,449 —1,170 —0,9790 —0,8367 —0,6363 —0,5017 —0,4061 —0,3348 —0,2800 —0,2370 —0,2028
’106
Асу' для различных значений Р
При /эпр<0,2 поправку Дсу в формуле (3.20) можно не учи-
тывать [49], тогда:
су — ср°—(3.21)
Для давлений Рпр^0,2 поправка вычисляется по формуле:
Дсу = Дсу(<» + соДс/') (3.22)
где Дсу<°> и Дсу(/> — безразмерные функции, учитывающие влияние давления
на изохорную теплоемкость;
о — фактор ацентричности, безразмерный (вычисляется по
формуле 2.19).
Значения Асу и Дсу(1> в зависимости от приведенных Т„р и Рпр
даны в табл. 3.11 и 3.12.
Представленные в табл. 3.9—3.12 данные получены для ин-
дивидуальных углеводородов, но эти значения могут быть ис-
пользованы применительно к реактивным топливам при прове-
дении приближенных расчетов.
/
3.5. ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ
ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ
Показатель адиабаты паров топлив определяется отношением
теплоемкостей изобарной к изохорной
ср R
*=тг = 1+мг <3-23>
где Ср, Cv — истинные изобарная и изохорная теплоемкости, кДж/(кг-К);
7?— универсальная газовая постоянная, кДж/(кг-К);
М— масса моля, кг/кмоль.
Газовая постоянная. В теплотехнических расчетах использу-
ют универсальную и удельную газовые постоянные.
Универсальная газовая постоянная численно равна работе
расширения 1 моль идеального газа при обратимом изобарном
нагревании его на 1 К; она не зависит от химической природы
газа. Численные значения универсальной газовой постоянной
(далее слово «универсальная» опускается) в различных едини-
цах измерения приведены ниже:
кДж/(кмоль-К) ккал/(кмоль-К) кгсм/(кмоль-К)
7?.........' 8,3144 1,98725 847,8
Удельная газовая постоянная численно равна отношению га-
зовой постоянной к молекулярной массе вещества. Значения
удельной газовой постоянной Ro для паров реактивных топлив
приведены ниже:
Топливо . . Т-1 ТС-1 Т-2 РТ Т-8 Т-8В Т-6
«о, кДж/(кг-К) 0,05352 0,05677 0,06456 0,05534 0,05326 0,04930 0,04259
108
Удельная газовая постоянная для смеси газов равна сумме
произведений газовых постоянных отдельных газов на их мас-
совые доли, т. е.
*«=2^ (3,24)
1 = 1
или с достаточной точностью ее можно определить по формуле:
Ro = 8,3144 jg-g- (3.25)
£=l. 2 Mirt
i=l
где Ro—удельная газовая постоянная, кДж/(кг-К);
gi и ri —массовая и объемная доли компонента i в смеси;
Rot и Л4 — удельная газовая постоянная и молекулярная масса компонента i
в смеси.
3.6. ЭНТАЛЬПИЯ
Энтальпия представляет собой функцию состояния рабочего те-
ла, измеряемую суммой его внутренней энергии и произведения
объема вещества на внешнее давление. Энтальпия относится
к термодинамическим функциям, изменение которых не зависит
от пути процесса, а определяется начальным и конечным со-
стояниями системы. Энтальпию относят к 1 кг, 1 моль или 1 м3
вещества.
Для расчета энтальпии реактивных топлив рекомендуется
использовать методику, разработанную американским нефтя-
ным институтом [49]. Она сводится к графическому нахожде-
нию энтальпии при заданной температуре по известным значе-
ниям плотности топлива при температуре 20 °C и величины
характеристического фактора. Погрешность определения энталь-
пии жидкости составляет в среднем 3%, паров ±12 кДж/кг.
За начало отсчета энтальпии пара и жидкости в данной мето-
дике приняты ее значения при температуре минус 129 °C. Такой
выбор позволяет избежать отрицательных значений энтальпии
Рис. 3.6. Энтальпия углеводородов А Я
(в жидкой фазе), отсчитанная от тем-
пературы плавления, при температуре
кипения в зависимости от числа атомов
углерода п в молекуле:
*—парафиновые; Д— олефиновые; О — наф-
теновые (циклогексановые); —ароматиче-
ские; *—топливо ТС-1; 1» 2 — усредненные
кривые для парафиновых и ароматических уг-
леводородов.
109
Рис. 3.7. Энтальпия паров углеводородов нормального строения АТ/, отсчи-
танная от О °C, при 400 °C в зависимости от числа атомов углерода п в мо-
лекуле:
Рис. 3.8. Энтальпия топлив АН в жидком состоянии в зависимости от тем-
пературы t при 0,1 МПа.
в важных для технических расчетов областях температуры и
давления. Описание методики дано в работе [49].
Зависимость энтальпии жидкости и пара от давления (при
умеренных давлениях) незначительна и обычно в технических
расчетах не учитывается.
Углеводороды различных гомологических рядов при ti^.1 по
энтальпии отличаются не существенно (рис. 3.6 и 3.7). Это об-
условливает малые различия в значениях энтальпии реактивных
топлив (рис. 3.8).
ПО
3.7. ХЛАДОРЕСУРС
Хладоресурс характеризует потенциальные возможности топли-
ва поглощать тепло при использовании его в качестве охлажда-
ющей среды (хладагента) в теплообменных устройствах. В чис-
ленном выражении хладоресурс равен изменению полной эн-
тальпии топлива в заданном интервале температур и определя-
ется по формуле:
ДЯ'Х|0 = ДЯ^/s + ДЯИСПЛ + ДЯ^ (3.26)
где ДЯ'х/д—хладоресурс топлива при изменении температуры от to до за-
данной t, кДж/кг;
Д/Д*о—приращение энтальпии жидкого топлива при изменении темпе-
ратуры от t0 до температуры кипения Ц;
^Htts—приращение энтальпии паров топлива при нагревании их от
температуры ts до заданной температуры t, кДж/кг;
ДЯисп, s — теплота испарения, кДж/кг.
Хладоресурс, вычисленный по формуле (3.26), называют еще
физическим в отличие от хладоресурса, учитывающего расход
тепла на эндотермические реакции разложения топлива при
высоких температурах.
Хладоресурс индивидуальных углеводородов в жидком со-
стоянии в интервале от температуры плавления до температуры
кипения при атмосферном давлении возрастает по всем гомоло-
гическим рядам при увеличении числа атомов углерода п в мо-
лекуле. При п^Ю углеводороды с одинаковым числом атомов
углерода имеют практически одинаковый хладоресурс. Учет теп-
лоты испарения не вносит принципиальных изменений в отно-
сительное расположение углеводородов по хладоресурсу.
Расчетные данные по хладоресурсу некоторых углеводородов
и водорода приведены в табл. 3.13.
Наиболее благоприятными характеристиками обладают па-
рафиновые и олефиновые углеводороды; у этих углеводородов
при увеличении теплоты сгорания возрастает и потенциальный
хладоресурс.
Таблица 3.13. Хладоресурс углеводородов
Хладагент /» Д«х, ПЛ. кДж/кг А"х, пл+^исп, s’ кДж/!Г ДН40<)х, пл* кДж/кг
Водород На 62,5 520 9750
Метан СН4 66,5 580 2040
Пропан С3Нз 230 660 1695
Бутан С4Н10 296 680 1635
Октан C8His 417 725 1446
Метилциклогексан 400 725 1445
с7н14 Толуол С7Н8 343 712 1270
* Температура кипения.
111
АНл,кДж1кг
-60 20 HQ 180 260 360 620 500 t/C
Рис. 3.9. Хладоресурс топлив ДЯХ в зависимости от температуры t при
0,1 МПа:
/ — хладоресурс топлива Т-6, соответствующий максимальной температуре применения;
2— то же, для топлива РТ и Т-8; 3 — то же, для топлив Т-1, ТС-1 и Т-2.
Данные по хладоресурсу реактивных топлив приведены
в табл. 3.14 и представлены зависимостями на рис. 3.9.
Стандартные топлива по хладоресурсу различаются незна-
чительно (максимально на 32 кДж/кг при изменении темпера-
туры от —60 до +400°C). При утяжелении фракционного со-
става топлива разного группового углеводородного состава по-
теплоте сгорания и хладоресурсу сближаются между собой и
становятся теоретически одинаковыми при п—>оо (ц — число
атомов С в приведенной молекуле топлива СпНт).
При реализации хладоресурса реактивных топлив возможны
ограничения по температуре нагрева, накладываемые термичес-
кой стабильностью топлива и давлением насыщенных паров.
Таблица 3.14. Хладоресурс реактивных топлив ХНх,
отсчитанный от температуры —60 °C
Показатель ДНХ, кДж/кг Показатель ДНХ, кДж/кг
Т-1 ТС-1, РТ Т-8 Т-6 Т-1 ТС-1, РТ Т-8 Т-6
ДЯ2»Х; 155 160 155 150 -60 1010 920 915 1090
АР1Н. К алх; -60 400 435 500 570 Д^оох;-во 1345 1370 1350 1335
112
Таблица 3.15. Хладоресурс реактивных топлив, отсчитанный от —60 °C
Топливо Прямогонные Гидроочищенные Гидрированное
Т-1, Т-С, Т-2 РТ, Т-8 Т-6
и, °с 100 200 300
Д//Х1 t— _6о «С • кДж/кг 340—360 740—790 1070
Если в качестве предельной температуры допустимого нагрева
топлива принять температуру, рекомендуемую из условий сово-
купного влияния указанных факторов, то реактивные топлива
по хладоресурсу будут характеризоваться данными, приведен-
ными в табл. 3.15.
Приведенные предельные температуры нагрева могут изме-
няться в зависимости от различных факторов: свойств материа-
лов, с которыми контактирует топливо; гидравлических харак-
теристик топливной системы и теплообменного аппарата; про-
должительности контакта топлива с охлаждаемой поверхностью;
содержания в топливе механических примесей, воды и раство-
ренного кислорода и др. Увеличить хладоресурс можно, если
топливо тщательно очистить от механических примесей, воды
и растворенного кислорода. Теплообменные устройства, в кото-
рых предусматривается использование углеводородных топлив
в качестве хладагента, следует изготавливать из химически
инертных материалов.
Глава 4
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ
4.1. СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ
КОЭФФИЦИЕНТ
Стехиометрический коэффициент определяется отношением
массы окислителя, необходимой для полного сгорания горюче-
го, к массе этого горючего, т. е. он численно равен массе окис-
лителя, требуемого для полного сгорания единицы массы горю-
чего. Смесь горючего с окислителем, состав которой отвечает
стехиометрическому коэффициенту, называется стехиометричес-
кой.
Стехиометрический коэффициент углеводородных реактив-
ных топлив и авиационных бензинов, для сжигания которых в
8—900 ИЗ
Рис. 4.1. Стехиометрический коэффициент Lo в зависимости от содержания
водорода £н3 в топливе:
--------по формуле (4.2).
качестве окислителя используется воздух, можно определить по
формуле
i-o = (8/.з£гс + 8£н2)/Фо2 ' (4.1)
где Lo — стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива;
gc и £н2 — массовая доля углерода и водорода в топливе;
фо2 — массовая доля кислорода в воздухе, равная 0,232.
Так как gc4-gHa = 1, формула (4.1) может быть представле-
на в следующем виде:
Lo=(l+2gH2)/O,O87 (4.2)
Графическая зависимость Lo = f(gH2) показана на рис. 4.1.
В теплотехнических расчетах иногда используют стехиомет-
рический коэффициент, выраженный через мольные Lm или объ-
емные Lv единицы измерения, а именно:
От
£^=м7£» (4-3) Lv=^L« (4-4)
где Мг и Мо —соответственно массы моля топлива и окислителя, кмоль;
рт и р0 — плотности топлива и окислителя, кг/м®.
Наиболее вероятные значения стехиометрического коэффи-
циента для реактивных топлив представлены ниже:
Топливо................Т-1 ТС-1, РТ Т-8 Т-8В Т-6 Т-2 Б-70
Lp, кг воздуха/кг топ-
лива ............... 14,61 14,73 14,72 14,69 14,59 14,78 14,83
Избыток окислителя по отношению к массе его в стехиомет-
рической смеси оценивают коэффициентом избытка окислителя
(для топливовоздушных смесей — коэффициентом избытка воз-
духа) :
a=Go/(LoGT) (4.5)
где а —коэффициент избытка окислителя (воздуха);
Go и О» — массы окислителя и топлива в смеси соответственно, кг;
Lo— стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива.
114
рис. 4.2. Состав продуктов сгорания
топливовоздушной смеси, выражен-
ный парциальным давлением pi
компонентов, в зависимости от ко-
эффициента избытка воздуха а при
исходных температуре 100 °C и дав-
лении 0,1 МПа.
Горючую смесь, для кото-
рой а<1, называют богатой,
а при избытке окислителя, т. е.
а> 1, — бедной.
4.2. СОСТАВ
ПРОДУКТОВ
СГОРАНИЯ
Состав продуктов сгорания оп-
ределяется их температурой,
давлением и исходным соста-
вом топливовоздушной смеси.
Данные о составе продуктов
сгорания топливовоздушных,
смесей (топливо типа кероси-
на: g-c = 0,85, gH3 = 0,15) в за-
висимости от коэффициента
избытка воздуха с учетом диссоциации при высоких темпера-
турах приведены на рис. 4.2 [60].
Для углеводородных топлив по температуре и давленик>
можно приближенно выделить три характерные области диссо-
циации [60]:
п Отсутствие Слабая Сильная
Давление, МПа диссоциации диссоциация диссоциация
0,01—0,5
0,5—2,5
2,5—10,0
10-50 .
<4300 °C
<4500 °C
<1700 °C
<1900 °C
1300—2100 °C
1500—2300 °C
1700—2500 °C
1900—2700 °C
>2100 °C
>2300 °C
>2500 °C
>2700 °C
Исходя из приведенных на рис. 4.2 зависимостей и пренебре-
гая компонентами, парциальное давление которых в сумме
меньше 1,5% общего давления, для углеводородно-воздушных
смесей, взятых при исходных температуре 20 °C и давлении
0,1 МПа, можно выделить три характерные области по составу
продуктов сгорания:
Область
I
II
III
а
<0,85
0,85—1,25
>1,25
Компоненты продуктов сгорания
n2, н2о, со2, со, н2
n2, н2о, со2, со, он, о2
Ng, НгО, СО2, О2
Как следует из приведенных данных, диссоциацию продук-
тов сгорания углеводородных топлив при низкой начальной тем-
8*
115
Таблица 4.1. Состав продуктов сгорания углеводородного топлива
типа керосина (gc=0,85, gn2=0,15) в смеси с воздухом
при исходной температуре топливовоздушной смеси 288 К
а Парциальное давление компонентов рр 10® Па
n2 СО2 Н2О о2 СО н2
0,5 0,5910 - - - 0,0971 0,2082 0,1040
0,6 0,6280 0,0331 0,1170 — 0,1480 0,0740
0,8 0,6920 0,0887 0,1280 — 0,0612 0,0306
0,9 0,7160 0,1092 0,1314 — 0,0290 0,0145
1,0 0,7390 0,1290 0,1320 — —
1,2 0,7480 0,1090 0,1112 0,0320 —
1,4 0,7570 0,0940 0,0960 0,0430 —
1,6 0,7590 0,0818 0,0865 0,0748 — —
пературе смеси необходимо учитывать только при коэффициен-
тах; избытка воздуха 0,85^ а ^1,25.
Расчетный состав продуктов сгорания углеводородного топ-
лива (gc = 0,85, gH2 =0,15) приведен в табл. 4.1 и 4.2.
Для газотурбинных двигателей при коэффициенте избытка
воздуха а^1,2 и коэффициенте полноты сгорания топлива
0,5 =Сг]т 1,0 (при температуре исходной горючей смеси не вы-
ше 220°C) расчет состава продуктов сгорания рекомендуется
проводить по следующим уравнениям:
РСО = 0,23-^^ (4.6) Рн2=0,06-^=^- (4.7)
Рсо2 = Р*со2 — Рсо (4.8)
Рн20 = Р*н20—Рн2 (4.9)
Ро2 = ^~у~ +^н2У 4р,2 + "2" (Рсо + Рн2) (4.10)
Pn2 = 1 — (Р*со2 4-Р*Н2О + Ро2) (4.11)
где р ISTTTf'i”—парциальные давления компонентов, 10® Па;
р‘со, и р‘н2о—парциальные давления диоксида углерода и паров воды
в продуктах сгорания при цт=1,0; их значения вычисляют
по формулам:
Р*со2 = §с/(12р2) (4-12). Р*н2о= £н2/(2цх) (4.13)
где gc и £н2 — массовые доли углерода и водорода в топливе;
—полное число молей продуктов сгорания 1 кг топлива, рассчи-
тываемое по формуле:
Н2 = £н2/4 + Lo/28,97 (4.14)
здесь Lo — стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива.
Справедливость соотношения (4.8) подтверждают экспери-
ментальные данные, представленные в виде зависимостей на
рис. 4.3. Примерно такое же совпадение имеется между р*н2о
и (рн2о+рн2)'. - :i
416
Таблица 4.2. Состав продуктов сгорания углеводородного топлива
типа керосина (gc—0,85, gn2 — 0,15) в смеси с воздухом
в зависимости от состава смеси и коэффициента полноты сгорания t]T
при исходной температуре топливовоздушной смеси 288 К
а Парциальное давление компонентов , Ю5 Па
СО2 н2о О2 N2 со н2
Т)т= 1,0
1,0 0,543 0,1290 0,1320 0,000 0,739
1,2 0,644 0,1090 0,1112 0,032 0,748
1,4 0,746 0,0940 0,0960 0,054 0,753
1,8 0,950 0,0737 0,0754 0,090 0,761 —
2,0 1,051 0,0665 0,0681 0,101 0,764 —
2,5 1,305 0,0537 0,0550 0,123 0,768
3,0 1,550 0,0450 0,0458 0,137 0,772
4,0 2,067 0,0340 0,0346 0,155 0,776 —
6,0 3,083 0,0227 0,0233 0,173 0,781
8,0 4,099 0,0171 0,0175 0,183 0,782 — —
т]т=0,9
1,0 0,543 0,1090 0,1230 0,0145 0,7245 0,0230 0,0060
1,2 0,644 0,0932 0,1040 0,0435 0,7390 0,0180 0,0050
1,4 0,746 0,0810 0,0900 0,0525 0,7482 0,0150 0,0040
1,8 0,950 0,0654 0,0710 0,0965 0,7556 0,0110 0,0028
2,0 1,051 0,0585 0,0645 0,1063 0,7591 0,0096 0,0024
2,5 1,305 0,0477 0,0517 0,1275 0,7646 0,0073 0,0017
3,0 1,550 0,0400 0,0437 0,1405 0,7687 0,0058 0,0013
4,0 2,067 0,0342 0,0371 0,1575 0,7739 0,0041 0,0009
€,0 3,083 0,0209 0,0222 0,1743 0,7797 0,0024 0,0005
8,0 4,099 0,0158 0,0168 0,1840 0,7814 0,0017 0,0003
т)т=0,8
1,0 0,543 0,0860 0,1170 0,0290 0,7100 0,0460 0,0120
1,2 0,644 0,0746 0,0997 0,0549 0,7249 0,0366 0,0093
1,4 0,746 0,0658 0,0848 0,0728 0,7372 0,0302 0,0075
1,8 0,950 0,0534 0,0685 0,1036 0,7491 0,0220 0,0052
2,0 1,051 0,0489 0,0620 0,1128 0,7526 0,0192 0,0045
2,5 1,305 0,0404 0,0504 0,1319 0,7594 0,0146 0,0033
3,0 1,550 0,0342 0,0424 0,1441 0,7651 0,0116 0,0026
4,0 2,067 0,0265 0,0323 0,1599 0,7715 0,0081 0,0017
6,0 3,083 0,0184 0,0218 0,1759 0,7781 0,0049 0,0009
8,0 4,099 0,0141 0,0165 0,1850 0,7804 0,0034 0,0006
Чт=0,7
1,0 0,543 0,0630 0,1110 0,0435 0,6955 0,0690 0,0180
1,2 0,644 0,0562 0,0950 0,0665 0,7133 0,0550 0,0140
1,4 0,746 0,0510 0,0830 0,0820 0,7260 0,0453 0,0110
1,8 0,950 0,0420 0,0656 0,1100 0,7410 0,0331 0,0079
2,0 1,051 0,0391 0,0597 0,1189 0,7465 0,0290 0,0068
2,5 1,305 0,0330 0,0487 0,1365 0,7560 0,0220 0,0050
3,0 1,550 0,0288 0,0384 0,1474 0,7618 0,0170 0,0039
4,0 2,067 0,0230 0,0314 0,1623 0,7691 0,0120 0,0026
6,0 3,083 0,0160 0,0213 0,1743 0,7767 0,0073 0,0014
«,0 4,099 0,0124 0,0161 0,1861 0,7794 0,0051 0,0009
117
Продолжение
а Парциальное давление компонентов р., 103 Па
СО2 Н2О О2 n2 СО Н2
Т]т — 0,6
1,0 0,543 0,0400 0,1050 0,0580 0,6810 0,0920 0,0240
1,2 0,644 0,0381 0,0904 0,0778 0,7020 0,0731 0,0186
1,4 0,746 0,0356 0,0791 0,0806 0,7294 0,0604 0,0149
1,8 0,950 0,0313 0,0632 0,1173 0,7336 0,0441 0,0105
2,0 1,051 0,0295 0,0575 0,1248 0,7406 0,0385 0,0090
2,5 1,305 0,0257 0,0471 0,1409 0,7504 0,0293 0,0066
3,0 1,550 0,0225 0,0399 0,1512 0,7580 0,0233 0,0051
4,0 2,067 0,0184 0,0305 0,1648 0,7666 0,0162 0,0035
6,0 3,083 0,0135 0,0208 0,1788 0,7752 0,0098 0,0019
8,0 4,099 0,0107 0,0158 0,1870 0,7784 0,0068 o.ooia
Пт= = 0,5
1,0 0,543 0,0170 0,0990 0,0725 0,6665 0,1150 0,0300
1,2 0,644 0,0197 0,0858 0,0893 0,6905 0,0915 0,0232
1,4 0,746 0,0205 0,0753 0,0901 0,7199 0,0755 0,0187
1,8 0,950 0,0203 0,0606 0,1241 0,7268 0,0551 0,0131
2,0 1,051 0,0198 0,0551 0,1308 0,7346 0,0483 0,0114
2,5 1.305 0,0184 0,0451 0,1456 0,7457 0,0366 0,0086
3,0 1,505 0,0167 0,0386 0,1548 0,7544 0,0291 0,0064
4,0 2,067 0,0143 0,0297 0,1673 0,7641 0,0203 0,0043
6,0 3,083 0,0110 0,0203 0,1803 0,7737 0,0123 0,0024
8,0 4,099 0,0090 0,0155 0,1880 0,7774 0,0085 0,0016
Состав продуктов сгорания топливовоздушной смеси при
а=2, вычисленный по приведенной
методике, представлен на
рис. 4.4.
Для реактивных топ-
лив в связи с очень близ-
кими значениями соотно-
шения £с/£н2 состав про-
дуктов сгорания практи-
чески одинаков для всех
марок топлив.
Рис. 4.3. Парциальное давле-
ние pi СО2* и (СО2+СО) в
продуктах сгорания топлив в
выходном сечении полнораз-
мерных камер сгорания ГТД
в зависимости от коэффициен-
та избытка воздуха а при
стехиометрическом коэффици-
енте Д0=14,7 кг/кг и полноте
сгорания топлива соответст-
венно равной:
-------1,0; + — 0,98; 0 — 0,90;
Ф—0,80; —0,50.
118
Рис. 4.4. Парциальное давление компо-
нентов pi в продуктах сгорания топли-
ва при а = 2 (gc=O,86°/o масс., §н2 =
= 0,14% масс.) в зависимости от полно-
ты сгорания топлива Т)т.
4.3. ТЕМПЕРАТУРА
ПРОДУКТОВ
СГОРАНИЯ
Жаропроизводительность. Тем-
пература продуктов сгорания
топливовоздушной смеси зависит
от ее состава, давления, полноты
сгорания и исходной температу-
ры. Максимальная температура
продуктов сгорания при полном
сгорании стехиометрической
топливовоздушной смеси называ-
ется жаропроизводительностью
топлива. При подсчете жаропро-
изводительности температура
топлива и воздуха принимается
равной О °C, и не учитываются потери тепла на диссоциацию
продуктов сгорания.
Различия в жаропроизводительности углеводородов различ-
ных групп особенно значительны у первых членов их гомоло-
гических рядов. При увеличении числа атомов углерода в мо-
лекуле (рис. 4.5) или групп СН2 эти различия сглаживаются,
и при п—>оо жаропроизводительность всех углеводородов асим-
птотически приближается примерно к 2140 °C [100].
Жаропроизводительность углеводородов и реактивных топ-
лив в газообразном состоянии примерно на 15 °C выше, чем
в жидком. Жаропроизводительность топлива можно вычис-
лить по формуле:
1ж — Qn/(l,°n.cc/pm)
(4.15)
где Qh-—низшая теплота сгорания, кДж/кг для жидкого и кДж/м3 для га-
зообразного топлива;
У°п. с — объем продуктов сгорания стехиометрической топливовоздушной
смеси, приведенный к нормальным условиям (0°С и 0,101333 МПа),
м3/кг для жидкого и м3/м3 для газообразного топлива.
с'рт—средняя изобарная теплоемкость продуктов сгорания в интервале
температур от 0°С до tx, кДж/(м3-К).
В приближенных расчетах значения с'Рт рекомендуется при-
нимать равной 1,675 кДж/(м3-К) Для газообразных топлив
и 1,679 кДж/(м3-К) для жидких [101].
Формулу (4.15) можно привести к следующему виду:
^=Cpm(f”+i} ' (4.16)
119
Рис. 4.5. Жаропроизводнтельность,
выраженная температурой угле-
водородов и топлив в зависимости
от числа атомов углерода и в моле-
куле:
1 — нормальные парафиновые; 2—цикло-
гексановые; 3 — циклопентановые; 4 —нор-
мальные олефиновые; 5—ароматические;
6 — ацетиленовые; * — реактивные топ-
лива.
где tx — жаропроизводнтельность топлива, °C?
QH — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
Срт — средняя изобарная теплоемкость продуктов сгорания в интервале
температур от О °C до tx, кДж/(кг-К);
Lo — стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива.
Жаропроизводнтельность углеводородно-воздушных смесей
(воздух сухой) с ошибкой не более 2—4 °C можно рассчитать
по формулам [60]:
/ 0,9Он \
'«"‘T' + tafc + gH.toJ <4J7>
-CrlgStlg “Себе
1 QcSc 1 Qh2£h2
где Qh — низшая теплота сгорания углеводорода, для которого опреде-
ляется /ж, кДж/кг;
Qc — теплота сгорания углерода в виде графита, кДж/кг;
Qh2 —низшая теплота сгорания газообразного молекулярного водоро-
да, кДж/кг;
gc и £нг — массовые доли углерода и водорода в углеводороде (или в уг-
леводородном топливе);
/же и /жн2 — жаропроизводительности углерода и молекулярного водорода.
'°C.
Учитывая, что Qc=32 783 кДж/кг, Qh2 = 119 910 кДж/кг.
/жс=2175°С, /жна = 2235°С и £с4-£н2 = 1, формулы (4.17) и
(4.18) могут быть приведены к следующему виду:
z / Он \
/ж = , 1 +_ 36 425 ]33 288§н2 у (4-19>
/ 2175 2235
1 ~ 1 + 3,6577gHj/(l -gH2) + 1 4-0,2734 (1 -gH2)/gfi2 (4,20>
Жаропроизводнтельность
реактивных топлив равна:
Топливо
Т-1
ТС-1
РТ .
'ж-°с
2124
2125
2126
Топливо 7Ж, °C
Т-8В................. 2123
Т-6.................. 2134
Т-2.................. 2110
120
Для определения жаропроизводительности топлив можно
также использовать номограмму, приведенную на рис. 4.6, по-
строенную по формуле (4.19).
Если теплота сгорания топлива не известна, то с ошибкой
менее 1 % жаропроизводительность можно рассчитать по фор-
муле [60]:
tx = 37 290Zfcpm (4.21)
[45 f m
3—'Tri 4n j-m
12n + m
4/i -\-m
(4.22)
где Cpm—средняя изобарная теплоемкость продуктов; сгорания, кДж/(кг-К);
go2 — массовая доля кислорода в окислителе (для воздуха она равна
0,232);
п и т — числа атомов углерода и водорода в приведенной молекуле топ-
лива.
Калориметрическая температура. Температура продуктов
сгорания,' вычисленная при условии, что потери тепла в окру-
жающую среду и диссоциация продуктов сгорания при высокой
температуре отсутствуют, называется калориметрической темпе-
ратурой. Она зависит от состава топлива, его теплоты сгорания,
объема продуктов сгорания, степени разбавления продуктов сго-
рания избыточным окислителем и от температуры топлива и
окислителя.
Калориметрическая температура изменяется в широких пре-
делах. В частном случае, при а— 1, т]т= 1 и (т = (в = 0°С, калори-
метрическая температура становится равной жаропроизводи-
тельности топлива tK = ix.
В соответствии с тепловым балансом калориметрическую
температуру продуктов сгорания можно определить по форму-
ле [101]:
___ QHlz 4- Е3св'/в
к~ V^.zc'Pm + SVEcB"
(4.23)
где tx — калориметрическая температура, °C;
QKV — низшая объемная теплота сгорания, кДж/м3;
с'т и tf, — соответственно средняя изобарная теплоемкость топлива и воздуха
в интервале температур от О °C до tr и кДж/(м3-К);
с'рт—средняя изобарная теплоемкость продуктов сгорания стехиометри-
ческой топливовоздушной смеси в интервале температур от О °C
до tt, кДж/(м3-К);
с"в — средняя изобарная теплоемкость избыточного воздуха в интервале
температур от 0°С до tK, кДж/(м’3-К);
/т и fB — температура топлива и воздуха, поступающих на горение, °C;
Е°п. с — объем продуктов сгорания стехиометрической топливовоздушной
смеси (а= 1), м3;
VB — объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м3 топлива, м3;
ДК, — объем избыточного воздуха, содержащегося в продуктах сгорания,
м3.
Объемы топлива, воздуха и продуктов сгорания приведены к нормаль-
ным условиям — 0 °C и 0,101333 МПа.
121
Рис. 4.6. Номограмма для оп-
ределения жаропроизводитель-
ности углеводородных топлив,
выраженной /ж, по низшей:
теплоте сгорания QH -и содер-
жанию водорода gn2.
Так как с'рт и св" за-
висят от tK, то подсчет
калориметрической тем-
пературы ведут по мето-
ду последовательных при-
ближений.
Теплоемкость продук-
тов сгорания стехиомет-
рической смеси рассчитывают по формуле:
= 0,01 (с'со/со2 + с'н2огн2о + c'n/n2)
(4.24)
гдес'со2, с/н2 о и с'ы2—изобарные теплоемкости диоксида углерода, водяного
пара и азота, кДж/(м3-К);
гсо2> гн 2 о и Гц2—содержание соответствующих компонентов в продук-
. тах сгорания стехиометрической смеси в процентах
к общему объему.
При проведении упрощенных расчетов применяют табули-
рованные значения теплоемкостей продуктов сгорания и возду-
ха, приведенные в табл. 4.3.
Теоретическая температура. В отличие от калориметрической
теоретическая температура рассчитывается с учетом диссоциа-
ции продуктов сгорания. Она определяется из уравнения тепло-
Таблица 4.3. Средняя изобарная теплоемкость продуктов сгорания
и воздуха в интервале температур 0—2100 °C [102]
Температурный интервал, Теплоемкость продуктов сгорания*, кДж/(м3-К) Теплоемкость воздуха, кДж/(м3-К)
0—200 1,38 1,30
200—400 1,42 1,30
400—700 1,47 1,34
700—1000 1,51 1,38
1000—1200 1,55 1,42
1200—1500 1,59 1,47
1500—1800 1,63 1,47
. 1800—2100 1,67 1,51
• Дана теплоемкость продуктов сгорания, не разбавленных воздухом, для жндкнх
топлив, природных, нефтяных и коксовых газов.
122
вого баланса
Д^п.с— [А^п.п1т
(4.25)
где ДЯп. с — полная энтальпия горючей смеси, кДж/кг;
ДЯП. п — полная энтальпия продуктов сгорания при теоретической тем-
пературе продуктов сгорания Тт (в дальнейшем слово «теоре-
тическая» может опускаться), кДж/кг.
Расчет температуры продуктов сгорания с учетом всех про-
дуктов диссоциации весьма трудоемок и его выполняют на
ЭВМ.
Уравнение (4.25) может быть решено графическим методом.
Для этой цели составляется тепловой баланс минимум для трех
температур: Ть Т2 и Т3, выбираемых так, чтобы искомая темпе-
ратура продуктов сгорания Л располагалась между двумя из
них. За исходную величину для выбора Т2 можно принимать
температуру Тк=(+273, определяемую по графику на рис. 4.7,
построенному по литературным данным [103]. На этом графи-
ке за основу для определения tT принята калориметрическая
температура продуктов сгорания.
В технических расчетах при (^2100 °C обычно учитывают
только диссоциацию компонентов СО2 и Н2О на СО, Н2 и О2.
Данные о степени диссоциации СО2 и Н2О при различных тем-
пературах приведены в табл. 4.4 и 4.5.
Известно [100], что в первом приближении произведение
объема продуктов сгорания на их среднюю изобарную теплоем-
кость в интервале температур от 0°С до (т (при (т^2100°С) не
меняется в результате диссоциации СО2 и Н2О. При таком до-
пущении теоретическая температура продуктов сгорания топли-
вовоздушной смеси стехиометрического состава при температуре
топлива и воздуха, равной 0°С, может быть вычислена по фор-
муле:
j » _ Qh — Оцисс 4* Увсв'?ъ +
Т ^П.СС,П.С 4* ^BCBZ
(4.26)
где Qh — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (или кДж/м3);
С2дисс — теплота диссоциации продуктов сгорания, образующихся при
сгорании 1 кг (или 1 м3) топлива, кДж/кг (или кДж/м3);
с'п. с, с'в, c'-t — средние изобарные теплоемкости продуктов сгорания, воздуха
и топлива от 0°С до t*r, кДж/(м3-К);
Vn. с, VB, Vt — объемы продуктов сгорания, воздуха и топлива, м3.
В первом приближении можно принимать (т*/7ж = 0,94 при
(ж ~ 2000 °C и ^т*Дж = 0,93 при tK~ 2200 °C [101]. Теоретическую
температуру <iT* продуктов сгорания углеводородов и реактив-
ных топлив можно определять по графику рис. 4.8, зная жаро-
производительность.
Теоретическая температура продуктов сгорания для некото-
рых горючих газов с учетом диссоциации приведена на рис. 4.9.
Максимальную температуру продукты сгорания имеют при не-
достатке окислителя, когда а<1. Такое положение объясняется
тем, что в продуктах сгорания углеводородов при а<1 содер-
123
Гэ 'Таблица 4.4. Степень диссоциации е диоксида углерода при различном парциальном давлении рсо, [/0/1
►Р* 2
Температу- ра, °C е при различном значении Pqq (кПа), %
2,942 3,923 4,903 5,884 6,865 7,845 8,826 9,806 15,69 19,61 29,42 39,23 58,84 78,45 98,06
1500 0,6 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 о,5 о,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
1600 2,2 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,55 1,5 1,35 1 ,з 1,1 0,95 0,83 0,75 0,7
1700 4,1 3,8 3,5 3,3 3,1 3,0 2,9 2,8 2,4 2,2 1,9 1,75 1,6 1,4 1,3
1800 6,9 6,3 5,9 5,5 5,2 5,0 4,8 4,6 4,0 3,7 3,3 3,0 2,6 2,4 2,2
1900 Н,1 10,1 9,5 8,9 8,5 8,1 7,8 7,6 6,5 6,1 5,3 4,9 4,3 3,9 3,6
2000 18,0 16,5 15,4 14,6 13,9 13,4 12,9 12,5 10,8 10,0 8,8 8,0 7,1 6,5 6,0
2100 25,9 23,9 22,4 21,3 20,3 19,6 18,9 18,3 15,9 14,9 13,1 12,0 10,5 9,7 9,0
2200 37,6 35,1 33,1 31,5 30,3 29,2 28,3 27,5 24,1 22,6 20,1 18,5 16,4 15,0 14,0
2300 47,6 44,7 42,5 40,7 39,2 37,9 36,9 35,9 31,8 30,0 26,9 24,8 22,1 20,3 19,0
2400 59,0 56,0 53,7 51,8 50,2 48,8 47,6 46,5 41,8 39,6 35,8 33,3 29,9 27,7 26,0
2500 69,1 66,3 64,1 62,2 60,6 59,3 58,0 56,9 52,0 49,7 45,4 42,6 38,7 36,0 34,0
Таблица 4.5. Степень диссоциации е водяного пара [/0/] при различном парциальном давлении рн2о
Темпера- тура, °C е при различном значении P^2q2 (кПа), %
2,942 3,923 4,903 5,884 6,865 7,845 8,826 9,806 15,69 19,61 29,42 39,23 49,03 58,84 78,45 98,06
1600 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,63 0,60 0,54 0,50 0,46 0,42 0,38 0,35 0,30 0,28
1700 1,60 1,45 1,35 1,27 1,20 1,16 1,12 1,08 0,90 0,80 0,73 0,67 0,62 0,60 0,54 0,50
1800 2,70 2,40 2,25 2,10 2,00 1,90 1,85 1,80 1,53 1,40 1,25 1,15 1,05 1,00 0,90 0,83
1900 4,45 4,05 3,80 3,60 3,40 3,25 3,10 3,00 2,60 2,40 2,10 1,90 1,70 1,63 1,50 1,40
2000 6,30 5,75 5,35 5,05 4,80 4,00 4,45 4,30 3,55 3,40 2,95 2,65 2,50 2,40 2,20 2,00
2100 9,35 8,55 7,95 7,50 7,10' 6,80 6,55 6,35 5,45 5,10 4,55 4,10 3,70 3,55 3,25 3,00
2200 13,4 12,3 11,5 10,8 10,3 9,90 9,60 9,30 7,95 7,40 6,50 5,90 5,40 5,10 4,70 4,40
2300 17,5 16,0 15,4 15,0 14,3 13,7 13,3 12,9 И,1 10,4 9,10 8,40 7,70 7,30 6,70 6,20
2400 24,4 22,5 21,0 20,0 19,1 18,4 17,7 17,2 15,0 13,9 12,2 Н,2 10,4 9,90 9,00 8,40
2500 30,9 28,5 26,8 25,6 24,5 23,5 22,7 22,1 19,3 18,0 15,9 14,6 13,7 12,9 11,7 11,0
Рис. 4.7. Соотношение между теоретической температурой продуктов сгора-
ния tr и калориметрической температурой tK.
Рис. 4.8. Теоретическая температура продуктов сгорания tT с учетом диссо-
циации в зависимости от жаропроизводительности 1Ж.
жится больше оксида углерода, который, хотя и является про-
дуктом неполного сгорания, в то же время сравнительно стаби-
лен против дальнейшей диссоциации. Вследствие этого при
а<1 затраты тепла на диссоциацию несколько уменьшаются,
что приводит к повышению температуры. По этой же причине
предварительный подогрев горючей смеси и понижение общего’
давления.Умещают максимум температуры продуктов сгорания
в сторону богатых смесей. Влияние давления на теоретическую»
температуру продуктов сгорания тем слабее, чем ниже их тем-
пература.
Для углеводородно-воздушных смесей, имеющих 73 <2300 К,,
например для бензино-воздушной смеси, при изменении давле-
ния от 0,1 МПа до бесконечности температура вследствие по-
давления диссоциации повышается при а=1 примерно на-
Рис. 4.9. Теоретическая темпе-
ратура продуктов сгорания Гт
при концентрации кислорода в
смеси его с азотом (Саг>
% об.) в зависимости от ко-
эффициента избытка окисли-
теля а при температуре смеси
20 °C [60];
1 - CH,+O2 + N2, Сп =21% [104];
^2
2 — беизин+воздух <^с=0,85, £н2~
=0,15, /см = 100сС) [102]; 3— CO +
4-воздух, Со =21% [105]; 4 — СН4 +
+ О2 + Аг, СН4 + О2+Не, Со =21%
[104]; 5 -- CO + O2+N2, Со =40%
1106]; tf-CO+Oa+N2, Со =60%
[106]; 7 —CO+Oj+N2, Со =98,5%
[106]; 8 — этан; 9 — пропан; 10 —
бутан; 11 — изобутан; 12—пропи-
лен; 13 — бутилен.
100°С, т. е. 7’т/7’к=0,96. Максимальной температуры продукту
•сгорания топливовоздушной смеси при атмосферном давлении!
и начальной температуре 20—25°C достигают при а~0,95.
Теоретическая температура продуктов сгорания зависит от
концентрации кислорода в окислителе и топлива в смеси)
(рис. 4.10, 4.11). Для приближенного определения теоретичес-1
кой температуры продуктов сгорания углеводородно-кислород-1
ных смесей при а=1 можно рекомендовать следующие соотно-1
:шения: ‘
при давлении 7 МПа Тт — 0,827к-у 1775 (4.27)
при давлении 0,1 МПа Тт = 0,6Тк-}-1250 (4.28)
где Тк — калориметрическая температура продуктов сгорания углеводородно-
воздушной смеси при а=1 и 0°С, К.
За исключением первых членов бензольного ряда температу-
ра продуктов сгорания углеводородов, вычисленная по форму-
Рис. 4.10. Теоретическая температура продуктов сгорания Тт смеси С6Нц-|-
+ O2+N2 в зависимости от объемной концентрации гексана С н кислорода в
смеси (С*) [107]:
с*==со2Лсс6ни +со2 +cn2>:
1 — 1,0 (Ns=0): 2 — 0,800; 3 — 0,672; 4 — 0,511; 5 — 0,400; 6 — 0,284; 7 — 0,208; 8 — 0,164.
Рис. 4.11. Приведенная температура продуктов сгорания 0 и коэффициент
избытка окислителя а в зависимости от концентрации кислорода Со2 в окис-
лителе при 20 °C и давлении 0,1 МПа [108]:
‘6=Тт/Тт^ , где Тт — теоретическая температура; ТТф—теоретическая температура при
концентрации кислорода в окислителе Cq2=1OO°/o; для смесей разного состава концентра-
ции топлива постоянная;
/ — H2 + O2+N2, Тт0-3020 К; 2 —СзН8+О2+М2, Гто=3089 К; 3-СН4+О2 + М2, 7^ = 3010 К;
4 — C3H8+O2+N2, 7^=3050 К; 5 —С2Н2+О2, Гто=3310 К; 6 — 9C2H4+O2 + N2, 7'ТО=2602 К.
426
рис. 4.12. Приведенная температура про-
дуктов сгорания 0 смеси (СО+0,26О2+
+ 0,97 N2)+H2O в зависимости от концент-
рации паров воды Сн2о при температуре
20 °C.
Окислитель — воздух, коэффициент избытка воз-
духа а=0,51, температура продуктов сгорания
при Сн2о=0.
ле (4.27) или (4.28), отличается от истинных значений не более
чем на 15 °C.
Добавление в горючую смесь инертных разбавителей (на-
пример, воды) понижает температуру продуктов сгорания
(рис. 4.12) [60].
Основные камеры сгорания газотурбинных двигателей рабо-
тают при а>2. В связи с этим теоретическая температура про-
дуктов сгорания перед турбиной практически равна калоримет-
рической температуре. На рис. 4.13 представлены зависимости,
позволяющие определять теоретическую температуру продук-
тов сгорания углеводородных топлив (ТС-1, РТ, Т-6, бензинов;
и др.) на выходе из камеры сгорания газотурбинного двигателя
при различных значениях коэффициента избытка воздуха а,,
температуры воздуха на входе в камеру сгорания и коэффи-
циента полноты сгорания топлива 0,5^г]т^1.
Рис. 4.13. Повышение температуры газа Д/ в камере сгорания ГТД в зави-
симости от коэффициента избытка воздуха а и полноты сгорания топлива:
Пт:
bi=tp~ fB, где tp — температура продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания, °C;
^в=температура воздуха на входе в камеру сгорания, “С; состав топлива: gc=0,85,
Sh2=0,15.
127'
4.4. НОРМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ
Нормальная скорость распространения пламени — это линейная
•скорость перемещения зоны горения по отношению к све-
жей гомогенной горючей смеси в направлении нормали
к фронту пламени. Горение с четко обозначенным фронтом пла- ;
мени характерно для условий, когда горючая смесь неподвижна
или перемещается ламинарно. Скорость распространения пла-
мени в таких условиях для заданного состава горючей смеси
.может рассматриваться как физико-химическая характеристика,
которая зависит лишь от давления и температуры.
Скорость распространения пламени может быть оценена и
как объем свежей смеси, сжигаемый на единице поверхности
фронта пламени в единицу времени. В теплотехнике использует-
ся также понятие «массовая скорость сгорания смеси», пред-
ставляющая собой количество вещества, воспламеняющегося на
единице поверхности пламени в единицу времени (£/нр).
Считается [109—118, 129], что при 7’^2300 К, т. е. когда
.диссоциация продуктов сгорания мала, скорость распростране-
ния пламени определяется в основном механизмом передачи
тепла из зоны химических реакций в свежую горючую смесь.
ЗПри 7"2700 К механизм распространения пламени обеспечи-
'Рис. 4.14. Нормальная скорость распространения пламени UB в зависимости
• от концентрации пропана Сс3н8 в смеси с воздухом при 20 °C и 0,101 МПа
[112]:
а — коэффициент избытка воздуха; Сстех=4,04% (об.) — концентрация пропана при
а-1.
Рис. 4.15. Концентрация топлива Ст, соответствующая максимальной нор-
мальной скорости распространения пламени, в зависимости от мольного сте-
хиометрического коэффициента избытка воздуха Lm [60, 120, 121]:
/ — концентрация топлива, соответствующая стехиометрическому составу; ф— парафи-
новые; X — олефиновые; О — ацетиленовые; е — диолефиновые; Д — нафтеновые; □ —
ароматические углеводороды.
128
Рис. 4.16. Максимальная нормальная скорость распространения пламени Us*
в топлнвовоздушной смеси в зависимости от числа атомов углерода'/? в мо-
лекуле при 20 °C и 0,1 МПа.
Открытая стеклянная труба (длина 57 см, диаметр 2,5 см), площадь фронта пламени
определялась по киноснимкам; 1—ароматические; 2 — олефиновые; 3 — парафиновые;
4 — бензин [108]; 5—бензол {112]; 6—оксид углерода [124]; 7 — бутан [108];
ф — парафиновые; X — олефиновые; О — ацетиленовые; е — диолефиновые; А — нафте-
новые; □ — ароматические углеводороды.
вается, согласно данным ;[109, 112, 114], диффузией из зоны го-
рения в свежую смесь активных радикалов и атомов (более
подробно й работах [;106, 117]).
Зависимость нормальной скорости распространения пламени
от коэффициента избытка воздуха имеет экстремальный харак-
тер (рис. 4.14) и достигает максимальной величины при а<1.
При температуре 20 °C и давлении 0,1 МПа в углеводородно-
воздушных смесях максимальная скорость Ult* достигается при
концентрации топлива в топливовоздушной смеси Ст* = 1,15 Сстех
(рис. 4.15), т. е. при а~0,87 и при п>7 (рис. 4.16) она состав-
ляет «39—40 см/с. Минимальная нормальная скорость распро-
странения пламени и массовая скорость сгорания, достигаемые
на концентрационных пределах распространения пламени при
этих же температуре и давлении, составляют соответственно
4—6 см/с и (5—7) IO'3 г/(см2-с) [122, 123].
Связь скорости распространения пламени с концентрацией
топлива Ст при СТ<СТ* (по данным ЭНИН АН СССР) может
быть представлена уравнением:
[/ Ст — Ст* \а1 ( Ст —Ст* V
1 \ Си — С,* ) ] + Ua'( Ся—Ст* ) <4-29)
где Ua и U*a — нормальные скорости распространения пламени при концен-
трации топлива в смеси Ст и С*т, см/с;
U'a—то же, на нижнем концентрационном пределе распростране-
ния пламени, см/с.
Степень флегматизирующего действия на скорость распро-
странения пламени инертных газов убывает в ряду СО2>Нз>
9—900
129
>Аг>-Не. Массовая скорость сгорания топлива убывает про-
порционально понижению давления. Горение прекращается при
давлении /’пред, отличном от нуля.
Массовую скорость сгорания рекомендуется {112] рассчиты-
вать по формуле:
/П = /Ядред -р А (Р — /’пред)” (4.30)
где т и /Ппред — массовые скорости сгорания при давлении Р и Рпред,
г/(см2-с);
Лив — коэффициенты, определяемые экспериментально.
Зависимость максимальной нормальной скорости распростра-
нения пламени от температуры и давления приближенно описы-
вается уравнением [60]:
U„* = и0* (Т/29.3)2 (Р/105)« (4.31)
где [7*о — максимальная скорость распространения пламени при 293 К и
давлении 0,1 МПа, см/с;
Т и Р — температура (К) и давление (Па);
П —показатель степени, не зависимый от давления в области 1-104-»-
4-5-105 Па; для топливовоздушных смесей п=— 0,3-г—0,4.
В области повышенных температур подогрев смеси приво-
дит к понижению нормальной скорости распространения пла-
мени [125].
Вблизи нижнего концентрационного предела распростране-
ния пламени влияние теплового эффекта химической реакции
на величину /7Н можно имитировать соответствующим подогре-
вом смеси от внешнего источника. Это позволяет пересчитывать
значение (7Н=[(СТ) к любой температуре, если известна функ-
циональная связь UH и Ст для одной температуры смеси.
4.5. КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ
Концентрационными пределами распространения пламени в
топливовоздушной смеси называют предельные минимальные и
максимальные концентрации топлива в смеси, при которых еще
возможно распространение пламени (нижний и верхний преде-
лы соответственно). Они зависят от химической активности топ-
лива и топливовоздушной смеси в целом, ее теплопроводности,
теплоемкости, давления и температуры.
Обобщенные данные [60] по концентрационным пределам
распространения пламени углеводородных топлив в смеси с воз-
духом приведены на рис. 4.17 и в табл. 4.6. Из приведенных
данных следует, что для углеводородно-воздушных смесей раз-
ность коэффициентов избытка воздуха, соответствующих ниж-
нему и верхнему концентрационным пределам, составляет
ан—ав~ 1,42 и что концентрационные пределы распространения
пламени смещаются в область более богатых смесей при увели-
чении стехиометрического коэффициента. Концентрацию топли-
ва, соответствующую нижнему пределу распространения пламе-
130
Рис. 4.17. Концентрационные пределы распространения пламени в углеводо-
родно-воздушных смесях (С, и Сн) и концентрация углеводорода в смесях
стехиометрического состава (Сстех) в зависимости от мольного стехиометри-
ческого коэффициента Дм при 20 °C и 0,1 МПа:
О — парафиновые; Д — олефиновые; -I— нафтеновые; □ — ароматические;
Сн н Св — концентрация топлива в смеси на нижнем и верхнем пределах распростра-
нения пламени; Сстех — концентрация топлива в смеси стехиометрического состава;
аи и ав — коэффициенты избытка воздуха, соответствующие Сн и Св.
ни Си (% об.) рекомендуется [127] вычислять по формуле (4.32)
или по формуле (4.33)
100
Са~ 4,76(А —1) + 1 (4-32)
где k — число атомов кислорода, необходимое для сгорания одной приведен-
ной молекулы топлива.
Си = 3,74-105/Л1<211'’,829 (4.33)
где QH — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
М —молекулярная масса топлива.
При числе атомов углерода п = 3—10 расчетные значения по
уравнению (4.32) отличаются от экспериментальных не более
чем на ±15%. Сходимость по формуле (4.33) — удовлетвори-
тельная (рис. 4.18).
Если известны концентрационные пределы распространения
пламени для отдельных компонентов топлива в топливовоздуш-
9* 131
Таблица 4.6. Концентрационные пределы распространения пламени
в углеводородно-воздушных смесях при температуре 15—20°С
и давлении 0,1 МПа [60]
Соединение Молеку- лярная масса Концентрация уг- леводорода в сме- си, % (об.) Коэффициент избытка воздуха
Сн св “н “в
Метан СН4 16 5,0 15,0 1,99 0,59
Этан СаН6 30 3,0 12,5 1,93 0,42
Пропан С3Н8 44 2,2 9,5 1,86 0,40
я-Бутан С4Н10 58 1,9 8,5 1,66 0,35
я-Пентан C5Hi2 72 1.4 7,8 1,83 0,31
я-Гексан С6Н14 86 1,2 7,4 1,81 0,27
я-Гептан С7Н16 100 1,1 6,7 1,71 0,26
я-Октан С8Н,8 114 1,0 1,65 —
я-Декан С1ОНИ 142 0,8 5,4 1,67 0,24
Циклопропан С3Не 42 2,4 10,4 1,89 0,40
Циклогексан C6Ht2 84 1,3 7,75 1,77 0,28
Метилцнклогексан С7Н14 98 1,2 — 1,64 —.
Бензол С6Н6 78 1,4 7,1 1,96 0,37
Метилбензол (толуол) С7Н8 92 1,3 6,7 1,77 0,32
Этилбензол С8Н10 106 1,0 7,0 1,97 0,26
Ацетилен С2Н2 26 2,5 81 3,28 0,019
Водород На 2 4,0 75 Ю,1 0,14
Оксид углерода СО 28 12,5 74 2,93 0,146
ной смеси, то нижний концентрационный предел смеси Си реко-
мендуется вычислять по формуле:
|‘=/
Сн= 100 £(C/CH)i (4.34)
/ Г=1
где С и Ся — концентрации компонента i в смеси и на нижнем пределе,
% (об.).
Существенное влияние
на концентрационные пре-
делы оказывают присад-
ки: нитраты, ферроцены,
боралкилы, аминобораны
и др.
Рис. 4.18. Логарифм концент-
рации (Св) углеводородов на
нижнем концентрационном
пределе распространения пла-
мени в зависимости от лога-
рифма низшей мольной тепло-
ты сгорания (MQa) при
20 °C и 0,1 МПа:
О — парафиновые; Д — олефиио-
вые; X — нафтеновые; □ — арома-
тические.
132
Таблица 4.7. Концентрационные пределы распространения пламени Ст
в смеси топлива Jp-З с воздухом в зависимости от давления Р
при температуре 20—25 °C [128|
Давление, 10-5 Па . (мм рт. ст.) Ст , % (об.) Давление, 10-5 Па (мм рт. ст.) Ст, % (об.)
НИЖНИЙ верхний иижний верхний
0,0667(50) 1,75 7,50 0,6666(500) 1,35 7,75
0,1333(100) 1,50 7,75 0,7998(600) 1,40 7,75
0,2666(200) 1,35 7,75 0,9332(700) 1,50 7,70 .
0,3999(300) 1,25 7,50 0,9866(740) 1,50 7,70
0,5333(400) 1,25 7,75
При понижении давления концентрационные пределы сбли-
жаются. Указывается [60], что при давлении »4666 Па
( — 35 мм рт. ст.) и температуре 15—20°C верхний и нижний
пределы распространения пламени углеводородно-воздушных
смесей совпадают между собой. В табл. 4.7 приведены данные
по концентрационным пределам распространения пламени в
смеси реактивного топлива с воздухом в зависимости от давле-
ния.
Зависимость концентрационных пределов распространения
пламени углеводородных топлив от температуры близка к ли-
нейной, и при снижении температуры они сближаются [60, 113,
130]. Пересчет нижнего концентрационного предела распрост-
ранения пламени для различных температур следует прово-
дить по формуле:
Сн = СУ огр (4.35)
где Гя—температура продуктов сгорания смеси, в которой концентрация
топлива при 293 К соответствует нижиему концентрационному пре-
делу распространения пламени, К (в первом приближении она
равна 1600—1650 К);
Ся и С'п — концентрации топлива, соответствующие нижнему концентрацион-
ному пределу при температурах Т и 293 К, % (об.).
Формула (4.35) справедлива в широком диапазоне темпера-
тур; ее нельзя использовать при температурах, близких к тем-
пературе самовоспламенения [60].
Концентрационные пределы распространения пламени прак-
тически не зависят от размеров реакционного сосуда, если его
диаметр больше 50 мм, а для сферического — если объем пре-
вышает 2000 см3.
4.6. ЭНЕРГИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
Минимальная энергия внешнего источника, необходимая для
воспламенения данной горючей смеси, называется энергией вос-
пламенения этой смеси. Величина ее зависит от свойств топли-
ва, состава смеси, присутствия активных присадок и инертных
примесей, скорости газового потока, температуры, давления.
133
Рис. 4.19. Энергия воспламенения Q в зависимости от коэффициента избыт-
ка воздуха а и скорости потока бензиновоздушиой смеси 117 [60] при 100 °C
и 0,1 МПа:
I — Н7—0 м/с; 2—117=25 м/с; 3—117=40 м/с; 4—Н7=50 м/с; электроды остроконечные,
расстояние между электродами в=0,4 мм.
Рис. 4.20. Скорость потока W при воспламенении бензиновоздушной смеси
в зависимости от коэффициента избытка воздуха а при различных давлени-
ях [60]:
1 — 0,101 МПа, 2— 0,054 МПа; 3 — 0,0472 МПа; 4— 0,0356 МПа; температура 100’С, рас-
стояние между электродами 0,4 мм, энергия воспламенения 12,5 мДж, электроды остро-
конечные.
Состав смеси, требующий наименьшей энергии воспламене-
ния, является оптимальным с позиций воспламенения. Для реак-
тивных топлив при температуре 20 °C и давлении 0,1 МПа энер-
гия воспламенения составляет 0,20—0,25 мДж при воспламене-
нии емкостным электрическим разрядом [60].
Зависимость минимальной (оптимальной) энергии воспламе-
нения от давления и температуры описывается уравнением [60]:
1
(10'5Р)2
(4.36)
где Qonr — энергия воспламенения при Р и Т, мДж;
Qo — энергия воспламенения при Т=273 К и Р=105 Па, мДж;
Т — температура, К;
Р — давление, Па.
Уравнение (4.36) имеет хорошую корреляцию с эксперимен-
тальными данными.
Влияние скорости потока, состава смеси и давления на
энергию воспламенения показано на рис. 4.19 и 4.20. При пони-
жении давления и повышении скорости потока происходит уве-
личение энергии воспламенения и смещение ее оптимального
значения в сторону богатых смесей.
134
Влияние скорости потока на энергию воспламенения удов-
летворительно описывается уравнением [60]:
Q = Qo + XFi,s (4.37)
где Qo — энергия воспламенения неподвижной смеси, мДж;
W — скорость потока, м/с;
А — коэффициент пропорциональности, устанавливаемый эксперименталь-
но.
Материал, форма и диаметр электродов начинают влиять на
энергию воспламенения только в том случае, когда разрядный
промежуток меньше оптимального значения. При этом величина
разрядного промежутка уменьшается при приближении состава
смеси к оптимальному, увеличении концентрации кислорода в
•окислителе, повышении давления и температуры смеси.
4.7. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРЕДЕЛЫ
ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ
Горючие смеси паров топлива с воздухом в надтопливном про-
странстве могут образовываться только в определенном интер-
вале температур. Минимальная температура, при которой в
замкнутом объеме надтопливного пространства еще может об-
разоваться горючая смесь, способная к стационарному горению
при воспламенении от внешнего источника, называется нижним
температурным пределом; она соответствует нижнему концент-
рационному пределу распространения пламени. Наивысшая тем-
пература, при которой смесь паров с воздухом в надтопливном
пространстве еще сохраняет способность к стационарному горе-
нию, называется верхним температурным пределом; она соответ-
ствует верхнему концентрационному пределу распространения
пламени.
Расчет температурных пределов образования горючих сме-
сей сводится к следующим операциям. Вначале при заданном
•общем давлении Р и известных значениях коэффициентов из-
бытка воздуха, соответствующих нижнему и верхнему концент-
рационным пределам распространения пламени (ан и ав), по
формуле (4.38) определяют парциальные давления паров топ-
лива рт:
Рт== l+aL0(AfT/MB) (4’38)
где Р — общее давление, Па;
Lo — стехиометрический коэффициент, кг воздуха/кг топлива;
а — коэффициент избытка воздуха;
Мт — масса моля топлива, кг/кмоль;
•Мв — масса моля воздуха, равная 28,966 кг/кмоль.
Значение Мт рекомендуется [131] принимать по графику на
рис. 4.21.
Затем по таблицам или графикам рн. n = f(i) (где рн. п — дав-
ление насыщенных паров топлива) находят температуры, соот-
ветствующие вычисленным значениям рт.
135
Рис. 4.21. Молекулярная масса паров топлива Л4Т в зависимости от темпе-
ратуры /10% выкипания [131].
Рис. 4.22. Энтропия испарения S угле-
водородных топлив в зависимости от
температуры выкипания is % [132].
Если концентрационные пределы образования горючих смесей
неизвестны, то температурные пределы приближенно можно
рассчитать по формуле \[132]:
/5о/о [0,15 1g (7,5рт) — 0,2395исп — 0,43] — 273,1 1g (7,5рт) + 786,7
Z = 1,151g (7,5рт) — 0,2395исп — 3,31 ’39>
где /д% —температура выкипания 5% фракции, °C;
рт — давление паров топлива на концентрационных пределах распрост-
ранения пламени (рн или рв), кПа;
SHcn —энтропия испарения при температуре /5% и атмосферном давле-
нии (принимается по графику рис. 4.22).
Сводные данные по температурным пределам образования
горючих топливовоздушных смесей приведены в табл. 4.8. Сле-
дует отметить, что разные партии одной и той же марки топли-
ва могут существенно различаться по давлению насыщенных
паров. Поэтому температурные пределы образования горючих
смесей у одной и той же марки топлива также не являются по-
стоянными.
С увеличением высоты полета возрастает парциальное дав-
ление паров топлива в надтопливном пространстве бака, и в
Таблица 4.8. Температурные пределы образования горючих смесей
и температуры вспышки топлив при равновеснрм испарении
при давлении 0,1 МПа [126, 131]
Топливо Предельные температуры образования горючих смесей, °C Температура вспышки, °C
нижний верхний
Т-1 27 59 30—32
ТС-1 28 57 28—30
РТ 28 57 28—30
Т-8В 57 105 46—51
Т-6 57 105 66—70
Т-2 —18 14 -4ч- —12
Б-70 —34 —4 —354—37
Б-95/130 —37 —5 —354—38
136
связи с этим предельные температуры образования горючих
смесей смещаются в сторону более низких температур. Экспери-
ментальные данные [131, 133, 134], характеризующие отмечен-
ный сдвиг предельных температур для топлив Т-1, ТС-1 и Т-2,
представлены на рис. 4.23.
В динамических условиях вследствие разбрызгивания топли-
ва температурные пределы образования горючих смесей могут
расширяться [131] в основном за счет сдвига нижней темпера-
турной границы. При механическом перемешивании топлива
в баках возможно также образование пен, обладающих повы-
шенной склонностью к горению /[135] вследствие большей по
сравнению с азотом растворимости кислорода в топливе и повы-
шенной его концентрации в составе выделяющихся из топлива
газов. Установлено [135], что пламя может распространяться
по топливовоздушной пене при температуре ниже температуры
вспышки топлива.
При наборе высоты в баке самолета могут иметь место не-
равновесные условия испарения топлива. В этом случае обра-
зование горючих смесей может происходить до больших высот,
чем следовало бы из условий равновесного испарения.
Наряду с нижним температурным пределом образования го-
рючей смеси пожароопасность топлив принято характеризовать
температурой вспышки, определяемой по ГОСТ 6356—52. Она
на 10—15 °C ниже нижнего температурного предела образова-
ния горючей смеси. При температуре, соответствующей темпе-
ратуре вспышки, сгорает только образовавшаяся паровоздуш-
ная смесь, но процесс горения не стабилизуется.
Горючие жидкости, имеющие температуру вспышки ниже
45°C, относят к легковоспламеняющимся. При этом жидкости
с температурой вспышки ниже 28 °C относят к I разряду (бен-
Рис. 4.23. Температурные пределы образования горючих топливовоздушных
смесей в зависимости от высоты полета Н (по MCA) [134]:
Давление насыщенных паров топлив при 38 °C:
Т-1 — 6 кПа; т-2 — 13,32 кПа; ТС-1 — 6,66 кПа;
/—нижний температурный предел; 2 — верхний температурный предел; 3 — кривая,
соответствующая коэффициенту избытка воздуха сс=2 при равновесном испарении топ-
лива; 4 — то же, а=0,2.
10—900
137
Рис. 4.24. Температура вспышки /всп реактивных топлив и авиационных бен-
зинов в зависимости от давления насыщенных паров р при температуре
40 °C в закрытом тигле:
------обобщающая кривая; #—топлива разного состава.
зины, бензол, толуол, топливо Т-2 и т. п.) и с температурой
вспышки в интервале 28^ДВСп^45°С— ко II разряду (топлива
Т-1 и РТ, уайт-спирит, этилцеллозольв и др.).
Данные о температуре вспышки реактивных топлив приведе-
ны в табл. 4.8. Для приближенного ее определения можно ис-
пользовать зависимость, представленную на рис. 4.24.
4.8. ТЕМПЕРАТУРА И ПЕРИОД
ЗАДЕРЖКИ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ
Самовоспламенение — это процесс воспламенения горючей смеси
без соприкосновения с пламенем или раскаленным телом. Ми-
нимальная начальная температура, достаточная для самовос-
пламенения горючей смеси, называется температурой самовос-
пламенения. Она зависит от химической природы топлива, со-
става топливовоздушной смеси, давления, адиабатичности про-
цесса самовоспламенения, наличия катализаторов и ингибито-
ров окисления в составе топлива или реакционной зоне и т.п.
В связи с этим температура самовоспламенения топлива не
является постоянной и существенно зависит от применяемого
метода оценки [138]. Обычно чем выше молекулярная масса
топлива и тяжелее его фракционный состав, тем ниже темпера-
тура самовоспламенения.
Интервал времени между моментом достижения горючей
смесью температуры самовоспламенения и появлением пламени
называется периодом задержки самовоспламенения. В общем
случае период задержки самовоспламенения включает время,
в течение которого протекают физические процессы образования
138
горючей смеси (тф), и время, в течение которого химические ре-
акции ускоряются до образования пламени (тх). Если Тф<^Тх,
то процесс протекает в кинетической области самовоспламене-
ния гомогенной топливовоздушной смеси. Если ТфЗ>1гх, то про-
цесс самовоспламенения протекает в диффузионной области
(воспламенение газообразного и жидкого топлива при вводе их
в реакционную зону отдельно от воздуха). Между кинетической
и диффузионной областями самовоспламенения нет четких гра-
ниц, в промежуточной области процесса периоды протекания
физических и химических процессов соизмеримы [60].
Для периода задержки самовоспламенения характерна ста-
тистическая неопределенность, и она выражается средним зна-
чением, но ее физическая составляющая (тф) не является ста-
тистической величиной [1136].
На основании теории цепных реакций связь периода задерж-
ки самовоспламенения в кинетической области (когда тх>Тф)
с температурой и давлением описывается уравнением:
тсв = CP-neEIRT (4.40)
где Тсв — период задержки самовоспламенения, с;
Е — эффективная энергия активации, кДж/кмоль;
Т — температура К;
Р — давление, кПа;
R— универсальная газовая постоянная, равная 8,31419 кДж/(кмоль-
К);
и—показатель степени;
С — коэффициент пропорциональности.
Для реактивных топлив (согласно данным В. В. Малышева)’
£=177 520 кДж/кмоль, п = 0,75, коэффициент С имеет следую-
щие значения:
Коэффициент Т-1 Т-7 Т-6
С-1014 .... 0,1646 0,1114 0,0922
Задержка самовоспламенения горючих смесей уменьшается
при повышении температуры и давления. В логарифмических
координатах указанная зависимость для реактивных топлив
представлена на рис. 4.25 и 4.26.
Уравнение (4.40) при Р = const принято записывать в форме
тсв = AeEIRT (4.41)
или
1бтсв=В/Т + а (4.42)
где Е — энергия активации, кДж/кмоль;
R — универсальная газовая постоянная, кДж/(кмоль-К);
Т — температура, К;
Д и В —• коэффициенты, характеризующие смесь, подбираемые эксперименталь-
но.
Экспериментальные данные по самовоспламенению реактив-
ных топлив при Р = 49,4 кПа удовлетворительно коррелируются
10*
139
уравнением (4.41) при следующих значениях коэффициента А
(по данным В. В. Малышева):
Коэффициент Т-1 Т-7 Т-6
Л-1016 .... 0,885 0,595 0,496
При постоянной температуре задержка самовоспламенения
является функцией давления [137]:
lgxCB = D - (v -1) lgР (4.43)
где v — порядок реакции;
D — коэффициент пропорциональности, характеризующий смесь.
Данные о задержке самовоспламенения при впрыске горюче-
го в камеру с высокой температурой приведены на рис. 4.27.
Видно, что коэффициент В [формула (4.42)],пропорциональный
энергии активации химической реакции, с повышением темпера-
туры уменьшается. При достаточно высоких температурах са-
мовоспламенение смеси контролируется физическими факто-
рами.
Повышение тонкости распыливания топлива, а также турбу-
лизация газового потока уменьшают период задержки самовос-
пламенения, сокращая ее часть, приходящуюся на тф. Катали-
Рис. 4.25. Логарифм периода задержки самовоспламенения lgTce (с) топли-
вовоздушной смеси в зависимости от логарифма давления lg Р при темпера-
туре 250 °C и Дт/Р=0,18:
Р — общее давление, кПа; рт — парциальное давление паров топлива в смеси, кПа;
--------по формуле (4.42); SOA ~ экспериментальные данные.
Рис. 4.26. Логарифм периода задержки самовоспламенения lgTCB (с) и
1g тс в (с) топлив в смеси с воздухом в зависимости от обратной температу-
ры Т~' при давлении 49,4 кПа (370 мм рт. ст.) и рт/Р=0,18:
Р — общее давление, кПа; рт — парциальное давление паров топлива в смеси, кПа;
--------по формуле (4.42); О — экспериментальные данные.
140
Рис. 4.27. Логарифм периода задержки самовоспламенения IgTcn жидкого
топлива в зависимости от обратной температуры Г-1 газа в тигле [138]:
1 — а-метилнаф1алии; 2 — цетан; 3 —кривая, соответствующая кажущейся энергии акти-
вации £=209 340 кДж/кмоль (50 000 ккал/кмоль); 4 — то же, прн £=146 538 кДж/кмоль
(34 500 ккал/кмоль); 5 — то же, при £=4186 кДж/кмоль (1000 ккал/кмоль); 6 н 7 — кри-
вые, соответствующие задержкам самовоспламенения, определяемыми физическими фак-
торами.
Рис. 4.28. Температура самовоспламенения tCB топливовоздушных смесей оп-
тимального состава в зависимости от числа атомов углерода п в молекуле
и от периода задержки самовоспламенения т при давлении 101,32 кПа
(760 мм рт. ст.):
/ — парафиновые, т—оо; 2 — парафиновые, т=20—66 с; 3 — олефиновые, Т=66—78 с; 4 —
нафтеновые, т=103 с; 5 — область значений для реактивных топлив, т=<» [139].
заторы окисления и антидетонаторы, взаимодействуя с продук-
тами промежуточных реакций, существенно влияют на период
задержки самовоспламенения, воздействуя на величину тх (ки-
нетическая область). Эффективность их воздействия на тх мож-
но проиллюстрировать следующими данными [136]:
Топливо Тф, С Тх, с
Газойль ............... 0,275 0,130
Газойль+0,2 %
РЬ(С2Н5)4 . . . . : 0,275 0,365
н-Гептан................ 0,39 0,23
н-Гептан+2% пентилиит-
рата...............• 0,38 0,16
Температуры самовоспламенения некоторых топлив при раз-
личных давлениях приведены в табл. 4.9.
Из зависимостей, представленных на рис. 4.28, видно, что
при одинаковом числе атомов углерода в молекуле реактивные
топлива по температуре самовоспламенения близки к парафи-
новым углеводородам.
Температура самовоспламенения многокомпонентных углево-
дородных топлив не подчиняется правилу аддитивности, она,
141
Таблица 4.9. Температура самовоспламенения топливовоздушных смесей
в адиабатических условиях (по данным В. В. Малышева)
Давление, 10-5 Па (мм рт. ст.) Температура самовоспламенения, °C
Т-1 Т-7* Т-6
1,0664 (800) 213 204 210
0,933 (700) 213 207 211
0,800 (600) 214 209 212
0,666 (500) 215 211 213
0,533 (400) 217 214 215
0,400 (300) 220 218 218
0,267 (200) 228 226 224
0,200 (150) 233 231 228
0,133 (100) 242 239 235
0,080 (60) 255 251 245
0,053 (40) 270 258 257
0,040 (30) —• 265 —
* Этн данные можно распространять на топлива ТС-1 н
ному составу указанные топлива близки между собой.
РТ, так каю по углеводород-
как правило, несколько ниже температуры самовоспламенения,
вычисленной исходя из этого правила.
При постоянном давлении, но с увеличением концентрации
кислорода в горючей смеси температура самовоспламенения
снижается (рис. 4.29).
Температура самовоспламенения топлива (как и задержка
воспламенения) может быть существенно изменена введением
специальных присадок. Например, в качестве пламягасящего
вещества используют тетрафтордибромметан, который повыша-
ет температуру самовоспламенения. Ингибирующий эффект та-
ких присадок определяется взаимодействием продуктов их раз-
ложения с промежуточными продуктами окисления углеводоро-
дов.
Рис. 4.29. Температура самовоспла-
менения /св топлива Т-6 в зависимо-
сти от давления Р и концентрации
кислорода в окислителе Со2 при
Рт/(Р+ро2) =0,4 (по данным В. В. Ма-
лышева):
Р — общее давление, кПа; рт — парцналь-
ное давление паров топлива, кПа* Рп —
, и2
парциальное давление кислорода, кПа.
142
Рис. 4.30. Дымность газов Д в зависимости
от коэффициента избытка воздуха а при раз-
личных температурах воздуха /в (по данным
С. О. Апельбаума) :
7 —1В = 14°С; VB=1,33 м3/с; 2-/B = 100°C, VB =
= 1,69 м3/с; 3 — расчетная кривая; VB — объемный рас-
>д воздуха через камеру сгорания; — температу-
ра воздуха на входе в камеру сгорания.
4.9. ДЫМЛЕНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ
Дымление воздушно-реактивных двигателей (ВРД) обусловли-
вается содержанием в продуктах сгорания частиц углерода. Они
образуются в результате неполного сгорания углеводородных
топлив и протекающих в переобогащенных зонах камеры сго-
рания при высоких температурах реакций крекинга и пиролиза
[140—142]. Частицы дыма имеют нитевидную форму размером
0,03—1,0 мкм и состоят в основном из свободного углерода
(до 95%) И водорода (до 5%).
Дымлбние ВРД зависит от свойств топлива и степени со-
вершенства рабочего процесса в камере сгорания (рис. 4.30). По
данным ЦИАМ и авторов работ {140—142, 144], дымление за-
кономерно усиливается при обогащении топливовоздушной сме-
си из-за ухудшения качества распиливания топлива (рис. 4.31)
и при увеличении давления в камере сгорания и уменьшается
с ростом температуры и объемного расхода воздуха на входе
в камеру (рис. 4,32 и 4.33).
Склонность к дымлению индивидуальных углеводородов
(рис. 4.33 и 4.34) увеличивается в ряду: нормальные парафи-
ны — изопарафины — нафтены — олефины — ароматические уг-
леводороды'. Определяющим фактором различной склонности к
дымлению реактивных топлив является содержание в них аро-
матических и высококи-
пящих углеводородов
(рис. 4.34 и 4.35). Содер-
жание ароматических уг-
Рис. 4.31. Дымность продуктов
сгорания Д топлив в зависи-
мости от перепада давления
на форсунке ДР прн кинема-
тической вязкости топлив v=
= 1,45 мм2 /с (по данным
Н. ф. Дубовкина и Ю. В. Ис-
кусных) .
143
Рис. 4.32. Дымность про-
дуктов сгорания Д топли-
ва ТС-1 на выходе из ка-
меры сгорания ГТД в за-
висимости от давления в
камере Р (по данным
К. Н. Ерастова).
Температура воздуха при вхо-
де в камеру сгорания 24 °C,
объемный расход воздуха VB =
= 2,83 м3/с, коэффициент избыт-
ка воздуха а=5,36.
леводородов в реактивных топливах ограничивается требова-
ниями соответствующих ГОСТ и спецификаций.
Склонность углеводородных топлив к дымлению характери-
зуется высотой некоптящего пламени, люминометрическим чис-
лом и определяется непосредственно при квалификационных ис-
пытаниях топлив на модельной камере сгорания. За рубежом
для оценки склонности топлив к дымлению применяется пока-
затель (фактор NACA— Аф), вычисляемый по формуле:
£н2/£с — 0,207
Кф = 1,26 (ts + 351) gH^gc_o,259 (4. 44)
где ts — среднемассовая температура кипения топлива, °C;
gc, gH2 — массовое содержание углерода и водорода в топливе, % (масс.).
В США для оценки склонности топлив к дымлению принят
индекс дымления SVI, который связан с высотой некоптящего
пламени /гпл (мм) соотношением:
SVI = йпл + 42гт (4.45)
где гт — объемная доля топлива, выкипающая до 204,4 °C.
Рис. 4.33. Расход углеводородов и топлива GT, сжигаемых без дымления, в
зависимости от давления Р [140!]:
а) 1 — метилоктан; 2 —н-гептан; 3 — изооктаи; 4 — циклогексан: б) / — н-октан; 2 — 90%
н-октана+10% толуола; 3 — 80% н-октана+20% толуола; 4 — топливо Jp-4.
144
Рис. 4.34. Максимальный расход углеводородов GT, сжигаемых без дымле-
ния, в зависимости от числа атомов углерода п в молекуле углеводорода
[144]:
1 — нормальные парафиновые; 2 — изопарафиновые; 3 — цнклопарафнновые; 4 — олефино-
вые; 5 — цнклоолефиновые; 6 — алкиловые; 7 — ароматические.
Рис. 4.35. Дымность продуктов сгорания Д в зависимости от температуры
конца кипения топлива tKK при кинематической вязкости v=l,45 мм2/с и при
различном перепаде давления топлива на форсунке:
1 -- 0,35 МПа; 2 — 0,62 МПа; О—для топлива ТС-1; А —для топлива Т-1; О —для топ-
лива Т-8В; для топлива РТ; Д—для. топлива Т-6 по ГОСТ; * —для топлива Т-6
по ТУ.
Склонность топлив к дымлению можно существенно снизить
с помощью присадок [1.146, 147]. Так, циклопентадиенилтрикар-
бонилмарганец примерно в два раза снижает образование «са-
жистых» частиц в продуктах сгорания реактивных топлив. В ка-
честве присадок для снижения образования частиц дыма испы-
тывались также нафтенаты бария, магния, меди, алкилфенолят
бария, ферроцены и другие присадки 1[145]. Все эти присадки
являются зольными и поэтому не нашли практического приме-
нения.
Излучение пламени определяется температурой и степенью
черноты излучающего пламени и включает излучение газооб-
разных продуктов сгорания и конденсированных частиц (сажи,
механических примесей).
Величина лучистого теплового потока от газообразных про-
дуктов сгорания определяется в основном излучением трехатом-
ных газов (СОг, Н2О) и в первых газотурбинных двигателях
составляла небольшую часть («ИО—20%) от суммарного лучи-
стого теплового потока в стенки жаровой трубы камеры сгора-
ния. Максимум поверхностной плотности излучения и темпера-
туры стенки жаровой трубы ГТД достигается, по данным
ЦИАМ, в сечении, соответствующем местному значению
а=1,5—1,7. По длине камеры сгорания температура стенок жа-
ровой трубы и поверхностная плотность излучения проходят
через максимум, положение которого смещается по потоку при
обогащении смеси (рис. 4.36). Увеличение объемного расхода
145
Рис. 4.36. Распределение поверхностной плотности излучения пламени Е
и температуры стенки жаровой трубы Т по длине камеры сгорания ГТД X
(по данным С. О. Апельбаума).
Диаметр жаровой трубы 190 мм, температура воздуха на входе в камеру сгорания 200 °C,
давление в камере 0,298 МПа, расход воздуха 2 м3/с, корневой угол топливного факе-
ла <рэ = 110°.
Рис. 4.37. Распределение поверхностной плотности излучения пламени Е по
длине камеры сгорания ГТД Л в зависимости от объемного расхода воздуха
VB (по данным С. О. Апельбаума)
Диаметр жаровой трубы 190 мм, температура воздуха на входе в камеру сгорания 300 °C,
коэффициент избытка воздуха а=5, корневой угол топливного факела <рэ=80°;
1— VB=l,0 м3/с; 2 — VB = l,25-i-l,30 м3/с; 3— VB=1,6 м3/с; 4 — Ув=2,56-1-2,60 м3/с;5—кри-
вая, соответствующая максимальным значениям Е.
воздуха через камеру сгорания снижает образование частиц уг-
лерода и соответственно плотность излучения (рис. 4,37). При
этом максимум интенсивности излучения смещается к головке
камеры. Увеличение давления в камере повышает интенсивность
излучения (рис. 4.38). При давлении Р<;0,3 МПа степень чер-
ноты пламени в условиях данных экспериментов определялась
в основном излучением газообразных продуктов сгорания.
При подогреве воздуха излучение пламени возрастает со-
гласно соотношению.*
£макс ~ £°макс КТк/Тк»
(4.46)
где Дмакс и Е°Макс—поверхностная плотность излучения при температуре воз-
духа на входе в камеру сгорания Тк н Т°к.
146
Таблица 4.10. Высота некоптящего пламени НПЛ (по данным ЦИАМ)
Топливо лпл. мм Топливо йпл. мм
Т-1 22—24 Т-2 25—26
ТС-1 27—28 Изооктан 40
РТ 26—27 Авиационный бензин 30
Т-8 24—25 Бензол 10
Т-8В 24—25 Тетралин 5
Т-6 (по ГОСТ) 22—23
Увеличение склонности реактивных топлив к образованию
частиц углерода однозначно определяет рост излучения от про-
дуктов сгорания. Так, по данным работы {[149], излучение про-
дуктов сгорания прямо пропорционально отношению содержа-
ний водорода и углерода в топливе gB.Jgc (рис. 4.39), которое
в значительной мере определяет склонность топлив к дымле-
нию.
Излучательная способность пламени возрастает в ряду угле-
водородов:
парафиновые — нафтеновые — ароматические.
Интенсивность излучения продуктов сгорания, как и склон-
ность топлив к отложению нагара и дымлению, характеризует-
ся люминометрическим числом (Л. Ч.) и высотой некоптящего
пламени (/гпл) {32, 150, 151]. Соответствие излучательной спо-
собности (по температуре стенки жаровой трубы) люминомет-
рическому числу для широкого диапазона углеводородов и реак-
тивных топлив подтверждается зависимостями, представленны-
ми на рис. 4.40. По современным представлениям Л. Ч. реактив-
ных топлив должно быть не менее 50; для отечественных реак-
тивных топлив оно находится на уровне 45—55.
Значения Л. Ч. индивидуальных углеводородов и реактивных
топлив в зависимости от числа атомов углерода в молекуле
приведены на рис. 4.4'1 и в зависимости от содержания водоро-
да в топливе — на рис. 4.42.
Рис. 4.38. Максимальная поверх-
ностная плотность излучения £ма,кс
и степень черноты 8 в конце зоны
горения (Т=1860 К) в камере сго-
рания ГТД в зависимости от давле-
ния Р (по данным С. О. Апель-
баума).
Температура воздуха на входе в камеру
сгорания 200 °C, объемный расход возду-
ха 1,7 мэ/с, коэффициент избытка возду-
ха а=5; еп, ег, ес — соответственно степень
черноты пламени, газообразных продуктов
сгорания и облака сажистых частиц.
147
При отсутствии экспериментальных данных люминометри-
ческое число можно вычислить по формуле [150]:
Л. Ч. = —2308,7 + 3,428р20 + 43,2/аи т-
0,05719р201ан 17,148р20//ан (4.47)
где Рм — плотность топлива при 20 °C, кг/м3;
1ан— анилиновая точка, °C.
Данные по высоте некоптящего пламени топлив приведены
в табл. 4.10. Высоту некоптящего пламени можно рассчитать по
формуле [151]:
Лпл = -255,26 + 2,040/аи — 555 1g (10~3 р) + 7,727р20//ан (4.48)
где йпл—высота некоптящего пламени, мм;
р2о — плотность топлива при 20 °C, кг/м3;
1ан— анилиновая точка, °C.
Для приближенной оценки высоты некоптящего пламени ре-
активных топлив может быть использована следующая фор-
мула:
йПл= 25,5§н2 — 325 (4.49)
где gH2 — содержание водорода в топливе, % (масс.).
Рис. 4.39. Коэффициент радиационной теплопередачи q и средняя темпера-
тура стенки жаровой трубы 1Ст в зависимости от содержания водорода в
топливе gitg [149].
Камера сгорания «Филиппе», диаметр жаровой трубы 50,8 мм, давление в камере сго-
рания 0,98 МПа, температура воздуха на входе в камеру сгорания 650 °C; для стан-
дартных реактивных топлив £^ = 12,4-4-14,5% (масс.).
Рис. 4.40. Температура стенки жаровой трубы tCT камеры сгорания ГТД в
зависимости от люминометрического числа Л. Ч.:
2ср — средняя температура; (макс — максимальная температура;
/ — пределы Л.Ч. для реактивных топлив; Л.Ч. тетралнна = 0; Л.Ч. нзооктана = 100; Л.Ч.
«-гептана=220.
148
Рис, 4.41. Люминометрическое число Л. Ч. углеводородов нормального строе-
ния и реактивных топлив в зависимости от числа атомов п в молекуле:
/ — ароматические; 2 — олефиновые; 3 — нафтеновые; 4 — парафиновые; СЗ —преде-
лы Л.Ч. для реактивных топлив (Т-6 по ГОСТ).
Рис. 4.42. Люминометрическое число Л.Ч. в зависимости от содержания во-
дорода gHt в топливе [150]:
Z — тетралин; 2—изооктан;-------осредияющая кривая; ф—топлива разного со-
става.
4.10. НАГАР
В процессе эксплуатации газотурбинных двигателей на форсун-
ке, головке и стенках жаровой трубы камеры сгорания может
образовываться мягкий сажистый или коксообразный нагар
(рис. 4.43). При отложении нагара (нагарообразовании) из-
меняются гидравлические характеристики форсунок, возникают
большие температурные градиенты в материале камеры сгора-
ния, деформируется температурное поле газа перед турбиной,
отмечаются и другие нежелательные явления [152, 153]. Вслед-
ствие этого возможно коробление и
растрескивание стенок жаровых труб
и прогар сопловых лопаток турбины.
Кроме того, частицы нагара при дина-
мическом воздействии газового потока
могут отрываться от стенок и вы-
зывать эрозию лопаток турбины.
Рис. 4.43. Места отложения нагара в камерах
сгорания ГТД:
/ — мягкий сажистый нагар; 2 — твердый коксообраз-
ный нагар.
149
Рис. 4.44. Масса нагара gc, образующегося
при сгорании различных углеводородов, вхо-
дящих в состав топлива Т-1, в зависимости
от коэффициента избытка воздуха а [156]:
1 — бициклические ароматические; 2 — моноцикличе-
ские ароматические; 3 — парафннонафтеновые.
Нагары образуются в результате крекинга, пиролиза и окис-
ления углеводородных топлив с последующей конденсацией и
коксообразованием продуктов химических реакций на горячих
поверхностях деталей камеры сгорания. При этом образуются
асфальтены, оксикислоты, карбены, карбоиды и другие соедине-
ния. Составы образующихся нагаров представлены в табл. 4.11
и 4.12 [153, 154].
Отложение нагара в ГТД зависит от свойств топлива и со-
вершенства рабочего процесса в камере сгорания (организации
процессов распыливания, смешения, сгорания и т. д.). Оно за-
Рис. 4.45. Масса нагара gc в зависимости от плотности топлива и нефтепро-
дуктов Р16.5 [157]:
• —осредняющая кривая; 1 — необработанный крекинг-газойль; 2— топливо Е;
3 — газойль из залежной нефти; 4 — газойль после гидроочистки; 5 — топливо Д;_
6 — необработанный газойль; 7 — топливо А; 3—18% октана 4-82% топлива А; Р —50%
обработанной щелочью крекированной нефти 4-50% топлива А; 10 — топливо С; // — топ-
ливо G; 12— обработанная щелочью нефть; 13 — топливо В; .14— керосин SR 312; 15 —
топливо К; 16 — топливо F; 17 — олефины С5 — С^; /S—смесь октенов; 19— олефины
С3 - С8.
Рис. 4.46. Масса нагара gc,
образующегося в модель-
ной камере сгорания, в за-
висимости от вязкости топ-
лива v2o при коэффициенте
избытка воздуха а=4:
• —РТ; О —ТС-1; А —Т-1;
<5— Т-8В; 4---Т-6 облегченное;
А - Т-6, сопло № 1; ’ * — Т-6>
сопло № 2 (диаметр сопла
№ 1 > диаметр сопла № 2).
150
Таблица 4.11. Химический состав нагаров, снятых с жаровых труб
двигателя РД-ЗМ-500
Длитель- ность рабо- ты двигате- ля, ч Масса нага- ра на жа- ровой тру- бе, г Состав нагара, % (масс.)
нейтральные смолы и масла асфальтены карбены и карбонды зола
2 9,6 20,37 0,58 78,66 0,40
123 29,5 26,60 0,36 72,69 0,35
198 41,9 27,91 0,23 21,52 0,34
200 56,2 22,53 0,40 76,75 . 0,32
400 100,8 24,40 0,29 75,02 0,29
600 183,6 24,10 0,30 75,40 0,20
800 371,2 4,56 0,29 94,70 0,45
Таблица 4.12. Элементный состав нагаров топлив Т-2 и ТС-1
на форсунках
Компоненты Масса нагара, % (масс.)
наработка 25 ч , Т-2 наработка 50 ч наработка 25 ч Т-2 наработка 50 ч
Т-2 ТС-1 Т-2 ТС-1
Зола в том числе Fe Состав органической ча- сти: ' С н S N О Турбовинтое 1,1 40,6 78,6 2,0 0,22 0,66 17,75 ые два 0,9 43,2 78,30 1,80 0,33 0,77 18,5 гатели 1,2 16,4 86,6 1,65 0,17 0,85 10,25 Турбовинтое 1,0 30 84,75 3,07 0,32 0,68 10,77 ые дви 1,8 32,4 83,5 2,54 0,23 0,85 11,85 гатели 1,8 18,4 92,45 1,84 0,72 0,88 4,35
Таблица 4.13. Образование углеродистых отложений
при горении различных углеводородов [/<?<?]
Коэффициент избытка воздуха а Нагар g£, кг/м3
парафинонафте- новые ароматические моноциклнческие ароматические бициклические
1,0 21 140 220
1,5 18 115 180
2,0 10 85 160
2,5 8 70 150
кономерно возрастает при обогащении смеси (табл. 4.13 и
рис. 4.44), увеличении плотности топлива (рис. 4.45), вязкости
(рис. 4.46 и табл. 4.14). Повышение испаряемости топлива сни-
жает интенсивность нагарообразования. Линии /—III на рис. 4.47
разграничивают влияние парафиновых, нафтеновых и аромати-
151
Рис. 4.47. Масса нагара gc в зависимости от среднемассовой температуры
кипения топлива ts [157]:
1 — бензол; 2— толуол; 3—изопропилбензол; 4— тетралин; 5 — а-метилнафталии; $ —
декалии; 7 — пеитнлбензол; 8 — циклопентан; 9 — циклогексан; 10 — гексан; // — гептан;
12 — октан; 13 — додекан; 14 — топливо типа бензина; 15 — топливо типа керосина; 16 —
топливо типа газойля;
кривые 1 — 111 разграничивают влияние ароматических, нафтеновых и парафиновых
углеводородов.
Рис. 4.48. Масса нагара gc в модельной камере сгорания ГТД в зависимо-
сти от температуры выкипания 98% (об.) топлива при коэффициенте из-
бытка воздуха а==4:
/ — при температуре топлива 20°С; 2—при вязкости топлива 1,45 мм2/с; Оф—для топ-
лива ТС-1; ДА—для топлива Т-i; фф— для топлива Т-8В; □ — для топлива Т-6.
ческих углеводородов, а наклон их характеризует интенсивность
нагарообразования. Повышенную склонность к отложению на-
гара имеют ароматические, а также высококипящие углеводоро-
ды 1(159]. Склонность реактивных топлив к отложению нагара
в первом приближении прямо пропорциональна их температуре
конца кипения (рис. 4.48).
При увеличении отношения gcig-n^ склонность топлив к от-
ложению нагара возрастает (табл. 4.15). Наиболее склонны к
отложению нагара конденсированные ароматические углеводо-
роды (рис. 4.44 и 4.49). Существенное влияние оказывают также
ароматические углеводороды с температурой кипения выше
200 °C. Данные по склонности топлив разного группового соста-
ва к отложению нагара приведены в табл. 4.16. В связи с по-
вышенной склонностью ароматических углеводородов к отложе-
нию нагара содержание их в реактивных топливах ограничива-
ется— не более 22% (масс.) в топливах ТС-1, РТ и Т-2.
Таблица 4.14. Отложение нагара в модельной камере сгорания
газотурбинного двигателя в зависимости от вязкости топлива {/52]
Топливо Van ММ2/с £ А» °С т. ф* V. , мм2/с гт. ф Масса нагара, г
без подогре- ва топлива с подогре- вом топлива
Т-2 1,10 24 1,02 0,415 0,460
ТС-1 1,30 38 1,02 0,558 0,460
Т-1 1,57 53 1,02 0,680 0,520
* Температура топлива на выходе нз форсунки при подогреве.
152
Рис. 4.49. Масса иагара gc, образующегося при сгорании топлив в зависи-
мости от содержания в них ароматических углеводородов Саг [95]:
1 — бициклические; 2 — моноциклические.
Рис. 4.50. Масса нагара gc, образующегося при сгорании топлив, в зависи-
мости от содержания фактических смол g [95]:
-------осредняющая кривая.
С увеличением содержания в топливах смол (рис. 4.50) и се-
ры (рис. 4.51) отложение нагара в ГТД возрастает. При этом
нагар становится более плотным.
О склонности топлив к отложению нагара можно судить по
высоте некоптящего пламени, люминометрическому числу, фрак-
ционному составу топлива, содержанию в нем ароматических
углеводородов, а также по комплексным показателям, как, на-
пример, дизельный индекс (рис. 4.52), величина которого вы-
числяется по формуле:
(1415 \
------1,315 (4.50)
Р15.5 )
где Д. И. — дизельный индекс топлива;
— анилиновая точка, °C;
Р15.5 — плотность топлива при температуре 15,5 °C, кг/м3.
В работе [159] для оценки склонности топлив к отложению
нагара рекомендуется использовать другой комплексный пока-
затель— нагарный фактор, который вычисляется по формуле:
Фн= (gc/gH2)P22o-lO-s/^(gn + 2Og„ + 4Oga) (4.51)
где Фи — нагарный фактор, %;
gc и gH2 — содержание углерода и водорода в топливе, % (масс.);
Рао — плотность топлива при температуре 20 °C, кг/м3;
v20 — кинематическая вязкость при 20 °C, мм2/с;
gn, £н и g, — массовые доли соответственно парафиновых, нафтеновых и аро-
матических углеводородов в топливе.
900—11
153
Таблица 4.15. Склонность углеводородов и топлив к отложению нагара
в камере сгорания типа 1-47 (GB/GT — 60; GB —0,035 кг/с; х=15 мин)* [141]
Топливо gc/«H2 'кип- °С «С
Изооктан 5,3 100 Незначи-
тельно
Гептан 5,2 98 »
Гексан 5,1 69 »
Бензин авиационный 6,8 62* 0,19
Циклопентан 6,0 49 0,28
Изододекан 5,5 201 0,40
Циклогексан 5,9 81 0,45
Керосин типа ТС-1 6,2 165* 0,83
Толуол 10,4 ПО 1,15
Бензол 11,9 80 1,64
Декалин 6,6 194 1,65
Изопропилбензол 8,9 152 1,71
Пентилбензол 8,3 200 1,77
Дизельное топливо ДЛ 6,5 249** 1,79
Тетралин 10,0 207 2,36
* GB, GT— расход воздуха и топлива, кг/с; т — продолжительность работы камеры
сгорания.
** Температура, соответствующая 10% выкипания топлива по кривой разгонки.
Таблица 4.16. Отложение нагара в модельной камере сгорания ГТД
в зависимости от группового состава топлива (по данным Е. Р. Терещенко)
Топливо Состав нагара, % (масс.) (Ki 1 о * О'*
ароматиче- ские нафтеновые парафино- вые непредель- ные
Изооктан — 100 — 1,65
Бензин Б-70 15,3 33,8 50,2 0,7 7,0
Циклогексан — 100 — — 7,8
Топливо Т-2 17,3 20 62,7 — 8,7
Изобутилен — — — 100 9,0
Топливо ТС-1 16,0 21,8 60,7 1,5 12,0
Топливо Т-1 15,8 52,6 31,1 0,5 15,6
Бензол 100 — — — 100**
* Sq — отношение массы образовавшегося нагара при сгорании данного топлива к
массе образовавшегося нагара при сгорании бензола.
** При работе на бензоле был получен нагар в количестве 24,36 г/ч.
Формула (4.51) правильно учитывает повышенную склон-
ность к отложению нагара у ароматических углеводородов и ма-
лую— у парафиновых (рис. 4.53); изомерные углеводороды по
сравнению с нормальными имеют меньшую величину нагарного
фактора. При увеличении числа атомов углерода в молекуле
нагарный фактор возрастает, фиксируется характерный мини-
мум величины Фн у ароматических углеводородов при п = 8.
Формула отмечает также различия в пределах одного сорта
154
Рис. 4.51. Масса иагара gc в зависимости от содержания серы Cg в топ-
ливе [95]:
-------осредняющая кривая.
Рис. 4.52. Масса нагара gc в зависимости от дизельного индекса Д. И. топ-
лива [95]:
------— осредняющая кривая.
топлива (например, между топливами Т-1 производства разных
нефтеперерабатывающих заводов,
12308—80 и ТУ 38101629—82).
При определении нагарного фак-
тора топлив по формуле (4.51) оле-
финовые углеводороды следует
включать в группу парафиновых, а
остальные — в группу нафтеновых
углеводородов.
Наиболее эффективный способ
снижения отложения нагара — ра-
циональная организация течения
воздуха у форсунки и вблизи сте-
нок жаровой трубы камеры сгора-
ния [160]. Эффективно использова-
ние присадок, например изооктил-
нитрата, дициклопентадиэтилжеле-
за (ферроцен) |[160], а также пе-
роксидных и нитрооксидных соеди-
Рис. 4.53. Нагарный фактор Фн углеводо-
родов нормального строения и топлив в
зависимости от числа атомов углерода п
в молекуле:
( — ароматические; 11 — нафтеновые; 111 — пара-
финовые;
1 — бензин Б-70; 2 —РТ; 3 —ТС-1; 4 — Т-8В;
5—Т-1; 6 — Т-6 (по ТУ 101629—82); 7—Т-6 (по
ГОСТ).
а также Т-6 по ГОСТ
11*
155
нений [162, 163]. Например, введение в топливо, содержащее
99% ароматических углеводородов, изопропилфенилгидроперок-
сида в количестве 2% снижает нагарообразование более чем
в 2 раза. Однако до настоящего времени эти присадки не нашли
практического применения из-за нежелательных побочных воз-
действий на эксплуатационные свойства топлив.
Глава 5
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
5.1. ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ
СТАБИЛЬНОСТЬ
Термоокислительная стабильность реактивных топлив опреде-
ляется их стойкостью к окислению в заданном эксплуатацион-
ном диапазоне температур. Лабораторные методы оценки тер-
моокислительной стабильности реактивных топлив разделяются
на методы оценки в статических (ГОСТ 9144—59 и ГОСТ
11802—66) и в динамических условиях (ГОСТ 17751—79).
В первых предусматривается нагрев топлива в бомбах в кон-
такте с надтопливным воздухом, во вторых — при движении топ-
лива через нагреваемые трубку и контрольный фильтр.
Требования к термоокислительной стабильности топлив оп-
ределяются условиями их применения и прежде всего макси-
мальной температурой нагрева топлива в элементах топливной
системы, в том числе в баках самолета (табл. 5.1 и рис. 5.1).
Фактические данные по термоокислительной стабильности
реактивных топлив, характеризуемой массой образующихся
осадков и смол, и экспериментальные данные по скорости за-
Таблица 5.1. Максимальная, температура топлива в элементах
топливной системы самолета (по данным В. В. Малышева)
Самолет* Отношение скорости полета к скорости звука Температура**, °C Рекомендуе- мое топливо
в расходном баке иа выходе в ДЦН после ТМР перед форсункой
ТУ-104 0,9 — 80 ТС 41, РТ
ИЛ-18 0,8 — — — 80 ТС-1, РТ
ТУ-144 2,25 95 100 150 240 Т-8
«Конкорд» 2,15 80 115 140 160 Jet А-1
* Для ТУ-144 температуры: остатка топлива в расходном баке 135 °C, перед филь-
тром высокого давления 105 °C, перед насосом высокого давления ПО °C.
** ДЦН — дополнительный центробежный насос; ТМР — топливно-масляный радиатор.
156
Рис. 5.1. Температура топлива t в топливной системе сверхзвукового само-
лета при полете со скоростью Л4П = 3 в зависимости от продолжительности
полета т [164]:
/ — форсунка; 2 — топлнвно-масляный радиатор; 3—топливный насос; 4— теплообмен-
ник; 5 — фюзеляжный бак.
бивки топливных фильтров в зависимости от массы осадков
приведены в табл. 5.2 и на рис. 5.2.
Углеводороды в газовой и жидкой фазах окисляются по ме-
_ ханизму цепных реакций с вырожденным разветвлением цепей.
Цепной механизм жидкофазного окисления углеводородов изу-
чен на примерах целого ряда индивидуальных углеводородов
Таблица 5.2. Термоокислительная стабильность реактивных топлив,
определяемая в присутствии меди при 150°С по ГОСТ 11802—66
(по данным ЦИАМ)
Топливо Содержание, мг/100 мл топлива
нерастворимого осадка растворимых смол
норма фактически
Т-1 35* 21—31 21—28
ТС-1 18* 9—15 11—14
РТ 6 0,5—3 11—14
Т-8 6 1,5—2 15—25
Т-8В 6 0,6—3 11
Т-6 6 1—3 30—40
Т-2 . — 10—12 27—30
По методу квалификационной оценки.
157
Рис. 5.2. Отношение пере-
пада давления ДР на
фильтре ко времени про-
качки топлива т в зависи-
мости от массы нераство-
римого осадка gn.o, обра-
зующегося в топливе Т-1
при нагревании.
Цифры у точек соответствуют
температурам нагрева топлива
в статических условиях на при-
боре ТСРТ-2 (по ГОСТ 11802—
66).
[165, 166]. Кинетические закономерности окисления индивиду-
альных углеводородов выполняются и для реактивных топлив.
Кинетические кривые для окисления топлива растворенным кис-
лородом приведены на рис. 5.3.
Термоокислительная стабильность реактивных топлив при
высоких температурах снижается в присутствии смолистых и
сернистых соединений и особенно при наличии меркаптанов
(рис. 5.4, 5.5 и табл. 5.3). В их присутствии уменьшается индук-
ционный период (рис. 5.6) и в результате образования нерас-
творимых продуктов окисления ограничивается эксплуатацион-
ная температура прямогонных топлив в пределах 100—120 °C
(см. гл. 1). Воздействие смолистых веществ может быть различ-
но, так как в них содержатся антиокислители и проокйслители
[169]. Непредельные соединения легко окисляются и поэтому
содержание их нормируется стандартами.
Рис. 5.3. Содержание продуктов окисления топлива при 130 °C и количество
поглощенного кислорода в зависимости от времени окисления т [209]:
а) концентрация С образующихся кислот (1), спиртов (2) и кетонов (3)',
б) концентрация С пероксидов (1) и поглощаемого кислорода (2).
158
Таблица 5.3. Влияние меркаптановой серы
на термоокислительную стабильность гидрированного топлива ТС-1
(без контакта с металлами) при 150 °C [77]
Показатели Содержание серы*, %
0 0,005 0,007 0,01 0,02 0,03
Масса осадка, мг/100 мл Оптическая плотность * Изменялось содержание тиофе Отсутствие 0 юла в топливе. 1,8 0,148 3,2 0,153 4,7 0,163 6,5 0,187 10,8 0,190
В процессе гидроочистки и гидрогенизации из топливных
дистиллятов гетероатомные соединения в значительной степени,
а меркаптаны практически полностью удаляются. Поэтому гид-
роочищенные и гидрированные топлива (топлива РТ, Т-8В, Т-6)
можно применять при температурах до 300—350 °C, не опасаясь
образования большого количества нерастворимых осадков и
смол.
При умеренных температурах, например в процессе хране-
ния прямогонных топлив, отрицательное воздействие гетеро-
атомных соединений не отмечается. Это объясняется тем, что
продукты окисления гетероатомных соединений оказывают на
окисление углеводородов ингибирующее действие [12, 170], сни-
жают интенсивность окисления (см. рис. 5.6).
В результате удаления смол, т. е. удаления гетероатомных
соединений, как следует из данных табл. 5.4, резко увеличива-
ется образование пероксидов, а также продуктов их разложе-
ния. В связи с малым содержанием в гидроочищенных и гидри-
рованных топливах природных ингибиторов окисления в них
вводят антиоксидант — ионол — в количестве 0,003% (об.). Эф-
Рис. 5.4. Перепад давления на фильтре ДР в зависимости от продолжи-
тельности прокачки топлива т при различном содержании смолистых ве-
ществ в керосине из сернистой нефти [168]:
/—6— 0, 38, 150, 10, 19 и 138 мг/100 мл смолистых веществ соответственно.
159
фективность ионола иллюстрируется данными, приведенными
в табл. 5.4.
В табл. 5.5 и на рис. 5.7 представлены данные по образова-
нию осадков в статических условиях и на рис. 5.8 — скорость
изменения перепада давления на контрольном фильтре при про-
качке в зависимости от температуры. Видно, что в области тем-
ператур 160—180 °C наблюдается максимум как по образова-
нию осадков, так и по интенсивности забивки фильтра. Из дан-
ных табл. 5.5 следует также, что при повышении температуры
возрастает доля крупных частиц. Отмечается, кроме того, что
в процессе образования осадков всегда наблюдается и образо-
вание смол.
Экстремальное образование осадков в статических условиях
связывают [|174] с двухфазным (пар — жидкость) окислением,
протекающим в поверхностных слоях топлива. Показано, что
снижению образования осадков соответствует интенсивное окис-
ление (начиная со 135 °C) паров, не доходящее до стадии осад-
Рис. 5.5. Масса нерастворимого осадка gH.o, образующегося в реактивных
топливах Т-7 (а—в) и Т-1 (г) при определении термической стабильности по
ГОСТ 9144—59, в зависимости от содержания С смол и серосодержащих со-
единений:
1 — изоамилмеркаптан; 2 — децилмеркаптан; 3 — дисульфид [168]; 4—вторичный октил-
меркаптан (латунный сосуд с бронзой, 150 °C, 6 ч) [168]; 5 — изогексилфенилсульфид
(стеклянный сосуд, 150 °C); 6 — смолистые вещества [17].
160
Таблица 5.4. Изменение показателей топлив после, 12-кратного нагрева
до 120 °C [167]
Топливо Кислотность, мг КОН/ЮО мл Пероксидное число, 104 мг О2/мл Адсорбционные смолы, мг/100 мл
до нагрева после нагрева до нагрева после нагрева метаноль- ные ацетатные
ТС-4 0,30 0,61 0,0 0,0 93 15
рт исходное 0,57 12,4 84 680 331 83
обессмоленное 0,0 14,5 40 3670 442 40
исходное-!- + 0,003% ионола 0,57 6,1 84 352 207 48
обессмолен- ное+0,003 % ионола Т-8В '<• 0,0 0,1 40 132 78 19
исходное 0,0 20,4 60 808 513 127
обессмоленное 0,0 18,1 45 3670 569 47
исходное+ ' + 0,003% ионола 0,0 14,8 93 748 — —
обессмолен- ное+0,003 % ионола Т-6 0,0 13,9 45 2500 407 39
исходное 0,03 15,9 84 888 633 133
обессмоленное 0,0 22,6 48 2240 737 74
исходное+ + 0,003% ионола 0,03 8,4 84 344 338 141
обессмолен- ное+0,003 % ионола 0,0 0,2 48 380 122 38
ков, но снижающее поглощение кислорода поверхностными
слоями топлива.
При определении термоокислительной стабильности топлива
в динамических условиях на установке ДТС в пристеночном
слое при повышенных температурах образуются пары топлива,
в которые диффундирует растворенный в топливе кислород. Об-
разуется указанная выше двухфазная система, объясняющая
уменьшение осадка при повышенных температурах. Образова-
ние осадков зависит от содержания в газовой фазе кислорода
(рис. 5.9) и снижается при замене воздушной среды на азот-
ную (рис. 5.10). Динамика забивки контрольных фильтров при
прокачке различных топлив в зависимости от температуры при-
ведена на рис. 5.11 и 5.12.
Установлено )[175], что окисление реактивных топлив ката-
лизируется конструкционными материалами; по скорости окис-
ления их можно расположить в следующем порядке: чистые
металлы — Pb>Cu>Sn>Cr>Fe>Al; стали — 12Х18Н9Т>
161
се окисления топлива Т-6 при
температуре 120 °C за время т
(по данным Г. И. Ковалева):
1 — топливо без меркаптаиовой се-
ры; 2 — топливо при содержании
3,2-10-4 моль/л меркаптановой се-
ры.
Рис. 5.7. Масса нерастворимого осадка й'н.о, получаемого в приборе ТСРТ-2
(ГОСТ 11802—66), в зависимости от температуры.
>12Х13>13ХПН2В2МФШ; сплавы — БрОС10-Ю>ЛС59-1,
БрАЖШ0-4-4>БрАЖМд10-3-1,5>ВБ24>Л62. Ингибирующее
действие на окисление реактивных топлив оказывают следую-
щие металлы: V>Mo>Mg>W>Ni>Nb>Zn.
Таблица 5.5. Фракционный состав осадка, образующегося в топливе
при нагревании в статических условиях
Температу- ра топлива, "С Масса осад- ка на стек- лянном фильтре, мг/100 мл Отношение масс осадка на металлических ситах к осадку на стеклянном фильтре при различной ячейке снт, %
15 мкм 30 мкм 50 мкм 120 мкм
Топливо ТС-1
120 3,4 24,6 2,9 0 0
150 6,9 63 48 34 8
200 1,0 100 100 44 15
250 1,0 100 100 60 30
Топливо Т-1
120 5,2 24 2,3 0 0
150 7,5 74 47 30 13
200 2,0 100 100 47 15
250 2,0 100 100 53 18
162
рис. 5.8. Отношение перепада
давления ДР на фильтре сар-
жевого плетения (d=16 мкм)
к продолжительности прокач-
ки т в зависимости от темпе-
ратуры t для топлива Т-1.
Каталитическое влия-
ние некоторых металлов
и сплавов на окисление
топлива Т-1 иллюстриру-
ется данными рис. 5.13.
Представление о составе
нерастворимых осадков,
образующихся при окис-
лении прямогонного топ-
лива и металлов, можно получить из данных, приведенных
в табл. 5.6. Катализ окисления углеводородов проявляется при
контакте топлив с металлами, их солями и ионами ,[176, 209].
Вопросы термической деструкции топлив в данном разделе
не рассматриваются, так как деструкция углеводородов реак-
тивных топлив протекает при температурах, превышающих экс-
плуатационные 450°C). Подробно вопросы окисления и ста-
билизации реактивных топлив изложены в работе [209]. —/
Таблица 5.6. Состав нерастворимых осадков, образующихся
при нагревании до 1509С стандартного топлива ТС-1
в контакте с металлами* [П]
Элемент Состав осадков**, % (масс.)
бронза ВБ24 дюралюминий Д1Т сталь 12ХНЗА
Углерод 28,99 27,09 26,96
Водород 5,96 8,38 9,62
Сера 6,01 7,48 7,80
Азот 1,08 0,39 0,73
Кремний 0,3—1,0 0,3—1,0 0,3—1,0
Алюминий 0,3—0,1 1,0—3,0 0,3—0,01
Магний 0,3—0,1 0,03—0,1 0,3—1,0
Кальций 0,3—1,0 0,3—0,1 0,03—0,1
Железо 0,003—0,010 0,3—1,0 1,0—3,0
Марганец 0,001—0,003 0,01—0,003 0,01—0,003
Титан 0,001—0,003 0,1—0,3 0,01—0,03
Медь 3—10 0,01—0,03 0,001—0,003
Зола 8,21 4,35 4,81
»* оСе Метал-'1Ь1 способствуют образованию зольных осадков.
В состав бронзы ВБ24 входят медь (основа), свинец, сурьма, фосфор; в состав
Дюралюминия Д1Т —алюминий (основа), медь, магний, марганец и в очень небольших
количествах железо, никель, цинк, кремний, титан; в состав стали 12ХНЗА— железо
(основа), никель, хром, марганец, кремний, углерод.
163
Рис. 5.9. Масса нерастворимого осадка
мости от концентрации С кислорода в
в контакте с бронзой ВБ24Н [11].
Содержание Ог в воздухе у земли 288 г/м3.
Рис. 5.10. Масса нерастворимого осадка gB.o в зависимости от температуры t
в топливе Т-2 в воздухе (/) и в среде азота (2) [173].
Рис. 5.12. Перепад давления ДР на фильтре саржевого плетения (<2=16мкм)
в зависимости от длительности прокачки т на установке типа ДТС-1 топлива
Т-1, ТС-1 и Т-6 при 165 °C.
Рис. 5.11. Перепад давления ДР на фильтре саржевого плетения (d=16 мкм)
в зависимости от длительности прокачки т на установке типа ДТС-1 топлива
Т-1 при различных температурах.
164
рис. 5.13. Масса нерастворимого осад- о
ка б'и.о при термоокислеиии топлива
Т-1 в зависимости от отношения вели-
чины поверхности пластин металлов к
объему топлива F [11]:
5 — площадь поверхности пластин;
у—объем топлива;
/ — сталь 12ХНЗА; 2—дюралюминий Д1Т;
3 —латунь Л82; 4—бронза ВБ24; 5 — медь.
12
5.2. ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ
СВОЙСТВА 8
Противоизносные свойства топ-
лив оценивают по величине изно-
са характерной пары трения, ра- 4
ботающей в среде топлива в стро-
го регламентируемых условиях.
Износ в среде данного топли-
ва одной произвольно выбранной 0
пары трения не характеризует противоизносные свойства этого
топлива однозначно. Замена материала трущихся деталей, газо-
вой среды, режимных и других факторов может резко изменить
износ трущихся деталей. В связи с этим оценка противоизнос-
ных свойств относительна и проводится в строго регламенти-
руемых условиях.
От противоизносных свойств топлив зависит ресурс работы
топливных агрегатов и прежде всего их качающих узлов. Фак-
тические данные по противоизносным свойствам топлив, опре-
деленные разными методами, представлены в табл. 5.7 и на
рис. 5.14.
Наиболее высокие требования к противоизносным свойствам
топлив предъявляют плунжерные насосы. Их пара трения
Рис. 5.14. Износ сфер плунжеров А насоса НР-21 в зависимости от продол-
жительности испытания т топлив по междуведомственному методу [177]:
! — «холодные» этапы испытаний; II — «горячие» этапы испытаний;-— раздел
этапов.
Рис. 5.15. Износ сфер плунжеров А топливного насоса ПН-2ТК (модельный
стенд) в зависимости от температуры топлива t.
Твердость материала плунжера 92 Нв.
165
Таблица 5.7. Противоизносные свойства топлив разных заводов
(по данным ВНИИ НП и ЦИАМ)
Прибор СИССТ-1
износ шаров, мм
критическая
нагрузка, Н
Износ плунжеров
насоса НР-21Ф2,
мм
Износ шаров (ла-
бораторный метод
ВНИИ НП), мм
Топливо ТС-1, защелоченное
— — 0,44 3,48
— -— 0,35 3,38
— ——. 0,29 3,31
0,92 2001 0,28 3,32
— — 0,26 3,23
Топливо ТС-1
1,07 1746 0,23 3,32
1,27 3932 0,22 3,28
0,97 3893 0,19 2,81
1,00 2903 0,15 2,84
0,90 3648 0,14 3,00
0,95 3726 0,11 2,67
0,98 3825 0,08 2,26
0,87 2932 0,07 2,89
— — 0,07 2,93
0,90 3334 0,05 2,99
Топливо Т-1
1,1 2844 0,27 3,35
1,07 3923 0,22 3,28
1,09 3677 0,15 3,11
Топливо РТ
— — 0,07
0,82 3648 0,05 2,34
— — 0,04 —
Топливо PL-4
1,10 2765 0,36 | —
Топливо Т-8В
1,10 2569 0,53 3,57
1,01 1785 0,47 3,46
0,74* 5806 0,03* 2,43*
Топливо Т-6
0,93 4374 0,07 2,82
0,93 4138 0,05 3,21
* Топливо Т-8В+противоизиосная присадка.
(плунжер — шайба) работает при высоких удельных нагрузках
(до ,100 МПа) и температурах (до 120—140 °C) в условиях тре-
ния качения с проскальзыванием. При повышении температуры
топлива износ трущихся поверхностей возрастает (рис. 5.15).
Это происходит в результате усиливающейся десорбции поверх-
ностно-активных веществ с поверхностного слоя трущихся дета-
166
Рис. 5.17. Диаметр пятна износа d шаров из стали ШХ-15 в зависимости от
температуры t при трении качения [178].
Рис. 5.16. Износ шаров А (Бр0Ф7-02) в зависимости от вязкости V и тем-
пературы топлива (по данным КИИ ГА).
Вязкость изменялась за счет подогрева топлива.
лей, снижения вязкости топлива (рис. 5.16). Однако при повы-
шении температуры усиливается процесс окисления топлива,
приводящий к образованию смол и трибохимического слоя по-
лимеров на трущихся поверхностях ![179]. В результате скорость
износа трущихся пар при повышенных температурах может сни-
жаться (рис. 5.17).
В трибохимических процессах участвует кислород, раство-
ренный в топливе и содержащийся в гетероциклических соеди-
нениях ([180]. Увеличение содержания растворенного в топливе
кислорода усиливает интенсивность окисления трущихся по-
верхностей, что приводит к увеличению их износа (рис. 5.18,
5.19). При концентрации кислорода менее 0,10—0,il6% (об.)
в гидроочищенных и 0,2—0,5% (об.) в прямогонных топливах
вследствие недостаточной скорости образования оксидного слоя
на поверхностях пар трения отмечается их «схватывание» [181 —
183, 186]. Закономерное улучшение противоизносных свойств
топлив при их деаэрации или азотировании отмечается в рабо-
те |[184] и подтверждается результатами испытаний топлив на
насосах НР-21Ф2 по междуведомственному методу, приведен-
ными ниже:
Показатель Т-7 Т-7 азотированное
Содержание кислорода, % (об.) . . 4,4 1,0—1,4 0,4—0,6
Износ плунжера, мм............ 0,76 0,49 0,15
Износ наклонной шайбы, мм . . . 0,17 0,17 0,025
С увеличением высоты полета массовое содержание раство-
ренного кислорода снижается и, по данным работы |[)181], про-
тивоизносные свойства топлив улучшаются (рис. 5.20).
Противоизносные свойства топлив существенно зависят от
их химического состава, в котором определяющее значение име-
167
Рис. 5.18. Обобщенный показатель противоизиосных свойств К реактивных
топлив в зависимости от концентрации растворенного кислорода Со2 (при-
бор КИИ ГА) [181}.
Показатель /<=5,35 PKp/d\ d — диаметр пятна износа, мм; Ркр — критическая нагрузка в
паре трения, прн которой начинается заднр, Н.
Рис. 5.19. Диаметр пятна износа d шаров из стали ШХ-15 в зависимости от
концентрации растворенного кислорода в топливе Со2 (прибор КИИ ГА)
[182}.
Содержание растворенной воды (2—3) 10~3% (масс.).
ют гетероатомные соединения. Удаление гетероатомных соедине-
ний в процессе гидроочистки (табл. 5.8) приводит к ухудшению
противоизиосных свойств топлив >[185]. Влияние сернистых
соединений, в том числе меркаптанов, сульфидов и смол пред-
ставлено в табл. 5.9 и на рис. 5.21—5.24.
Олефино-ароматические спирты (рис. 5.22), органические
кислоты (табл. 5.10.) улучшают противоизносные свойства топ-
Таблица 5.8. Влияние гидроочистки топлив на их противоизносные свойства
(по между ведомственному методу) [/87]
Образцы топлива Износ плунжера, мм Вязкость, мм2/с Содержание, % (об.)
нафтено- вых парафино- вых аромати- ческих меркап- танов серы общей
Топливо ТС-1
№ 1 0,47 1,39 28,3 57,3 14,4 0,0010 0,080
№ 2 0,43 1,34 40,8 43,3 15,9 0,0023 0,038
№ 3 0,44 1,38 39,1 45,9 15,0 0,0030 0,060
№ 4 0,43 1,34 46,9 41,6 11,5 0,0060 0,020
Топливо ТС-1, гидроочищенное
№ 1 0,76 1,27 21,7 56,3 16,0 0,0002 0,001
№ 2 0,57 1,32 — . — — 0,0002 0,001
168
Таблица 5.9. Влияние меркаптанов и азотистых оснований
на противоизносные свойства топлив (по данным КИИ ГА)
Соединение Содержание, % (масс.) Износ шаров, мм Критичес- кая нагрузка, Н Обобщен- ный пока- затель износа, %
меркап- танов азотистых оснований
а-Нафтилмеркаптаи 0,007 —. 1,89 462 133,5
Децилмеркаптан 0,007 ——• 1,89 258 70,0
Хинолин — 0,01 1,79 238 74,5
Изохинолиновая фракция —• 0,01 1,52 264 95,0
Триметилпиридин —. 0,01 1,51 252 87,6
а-НафтилмеркаптанЧ-хино- лин 0,007 0,01 1,82 466 149,2
Децилмеркаптан с хиноли- ном 0,007 0,01 1,79 244 80,1
а-Нафтилмеркаптан+изо- хинолиновая фракция 0,007 0,01 1,65 458 134,0
Исходное топливо .— —• 1,58 267 92,5
лив. Особенно эффективны среди гетероатомных соединений
нафтеновые кислоты и смолы. С увеличением содержания смол,
в топливах (см. рис. 5.22 и 5.23) износ трущихся пар снижает-
ся. С увеличением содержания агрессивных сернистых соедине-
ний износ пар закономерно возрастает, но при незначительных
концентрациях, когда они проявляют главным образом свои по-
верхностно-активные свойства, износ может снижаться (см.
рис. 5.21 и 5.24). Ацетатные смолы, как и ПАВ, в сравнении с
метанольными смолами более эффективны.
Рис. 5.20. Обобщенный показатель противоизносных свойств К реактивных
топлив в зависимости от высоты полета И [181J:
—ТС-1, Волгоградский НПЗ; 2— Т-1, Батумский НПЗ; 3— Т-7, ПО «Новокуйбышев-
нефтеоргсинтез»; 4 — Т-8, ПО «Новокуйбышевиефтеоргсинтез»; * —начало задира.
Рис. 5.21. Диаметр пятна износа d шаров из стали ШХ-15 в топливе Т-7 при
трении скольжения в зависимости от концентрации С меркаптанов при 60 °C.
[178]:
I — бензилмеркаптан; 2 — вторичный октилмеркантан; 3 — а-тнонафтол; 4 — метнлцикло»
гекснлмеркаптан.
169’
Рис. 5.22. Диаметр пятна износа шаров d (4-х шариковая машина МАСТ-1)
® зависимости от содержания гетероатомиых соединений С для реактивных
топлив [185]:
1 — Т-7 после адсорбционной очистки; 2 — то же, с добавкой перегоняемых сульфидов;
3 — то же, с добавкой остаточных сульфидов; 4 — то же, с добавкой олефииоароматиче-
ских спиртов.
Рис. 5.23. Износ сфер плунжеров А в зависимости от содержания адсорб-
цноиных смол С при различном содержании меркаптановой серы SM в реак-
тивных топливах (метод ВНИИ НП) [177]:
1 — Т-7; 2 — ТС-1+0,005% SM; 3 — ТС-1+0,003% SM; 4 — ТС-1+0,001 % SM.
Данные по противоизносным свойствам топлив в зависимо-
сти от наличия в них адсорбционных смол представлены
в табл. 5.11 и на рис. 5.23. Эффективность добавки адсорбцион-
ных смол в гидроочищенное топливо ТС-1 характеризуют дан-
ные, приведенные в табл. 5.12.
Данные табл. 5.43 показывают, что незащелоченное топливо
ТС-1 по сравнению с защелоченным лучше по противоизнос-
-ным свойствам.
Растворенная вода при ее содержании до 0,0075% (масс.)
«а износ плунжеров насоса НР-21Ф2 не влияет [188]. Влияние
Рис. 5.24. Обобщенный показатель противоизиосных свойств К топлив в за-
висимости от содержания общей серы Cs (установка ПФ-1) [177]:
1 •— фракция ТС-1 из арланской нефти; 2 — фракция ТС-1 нз бондюжской нефти; 3 —
фракция 180—270 °C нз арланской нефти.
Рис. 5.25. Диаметр пятна износа d шаров (БрОФ7-02) (прибор КИИ ГА) в
зависимости от общего содержания воды gw.2o в топливе [182].
370
Таблица 5.10. Влияние органических кислот
на противоизносные свойства топлива (метод КИИ ГА;
по данным Г. Б. Сковородина)
* Кислота Содержание кислоты, % (масс.) Износ, мм Критическая нагрузка, Н Обобщен- ный пока- затель из- носа, %
Бензойная. 0,010 1,18 481 226
Синтетическая жирная 0,010 0,70 624 489
То же 0,0025 1,03 322 172
» 0,0060 0,72 381 294
Антраниловая 0,010 1,07 526 272
0,0025 1,42 216 79
Исходное топливо Т-7 — 1,56 215 73
Таблица 5.11. Влияние адсдрбционных смол на противоизносные свойства товарных топлив [/58]
Исходная нефть Vjo, мм2/с Содержание меркаптаио- вой серы, % (масс.) Смолы, % (масс.) Износ, мм
ацетат- ные мета- ноль- ные плун- жера шайбы
Топливо ТС-1
Шкаповская, ромашкнн- 1,28 0,0008 8 27 0,60 0,16
ская То же, с добавкой бон- 1,27 0,0034 12 13 0,58 0,16
дюжской Ромашкинская 1,28 0,0050 8,5- 32 0,52 0,12
Тюменская смесевая 1,34 0,0009 8 19 0,46 0,12
Белорусская смесевая 1,26 0,0038 8,5 31 0,45 0,10
Арланская, шкаповская, туймазинская Волгоградская смесевая 1,31 0,0034 17 19 0,44 0,10
1,28 0,0051 29,5 21,0 0,43 0,08
и мангышлакская Чечено-ингушская смесе- 1,31 Отсутствие 3,5 10 0,36 0,09
вая Шанмская 1,26 0,0004 9,5 32 0,29 0,07
Тюменская смесевая и 1,26 0,0034 18 32 0,25 0,04
ромашкинская Ромашкинская и эха- 1,32 0,0030 13 60 0,05 0,01
бннская Ромашкинская Топл 1,42 иво Т-7 Отсутствие 4,5 6,0 0,80 0,23
Ромашкинская и ухтин- 1,32 Отсутствие 6,5 10,0 0,57 0,15
ская смесевая
общей воды на противоизносные свойства топлив показано на
рис. 5.25.
Механические примеси в топливах, особенно абразивные,
усиливают износ топливной аппаратуры и могут вызывать вы-
ход ее из строя. В летние месяцы интенсивность износа вслед-
ствие запыленности аэродромов возрастает (рис. 5.26). По ме-
ре приработки трущихся пар рост износа замедляется (рис. 5.27).
171
Рис. 5.26. Износ за один час А
сфер плунжеров насосов в за-
висимости от времени года:
2 — по результатам 27 испытаний
иасосов HP-22, НР-26; 2 — по ре-
зультатам 30 испытаний насосов
HP-21, НР-25.
Рис. 5.27. Износ Д сфер
плунжеров насосов в зави-
симости от времени нара-
ботки т на топливе ТС-1:
1 — по 6$ насосам НР-21, НР-25;
2 — по 62 насосам НР-22,
НР-26.
Таблица 5.12. Противоизносные свойства обессмоленного топлива ТС-1*
при добавлении к нему адсорбционных смол, выделенных из ТС-1
различных нефтей (на приборе КИИ ГА, по данным
Б. А. Энглина и Б. Ф. Коробова)
, Исходная нефть Концентра- ция вводи- мых смол, % (масс.) Износ, мм Критическая на- грузка, Н
метаноль- ные смолы ацетатные смолы метаноль- ные смолы ацетатные смолы
и'
Ромашкннская и тюмен- 0,01 1,46 1,23 208 265
ская 0,02 1,39 1,18 227 298
0,03 1,34 — 291
0,04 1,09 — 325
Ромашкннская и эха- 0,04 1,33 0,80 294 304
бннсхая
Смесь сернистых нефтей 0,02 1,37 1,25 310 258
Сахалинская 0,02 1,47 1,07 235 289
* Испытуемое топливо ТС-1 обессмоленное имело износ 1,65 мм и критическую на-
грузку 191,3 Н.
Таблица 5.13. Противоизносные свойства топлива ТС-1* [210]
Изготовитель топлива Плотность, кг/м3 Вязкость, мм2/с Кислот- ность, мг КОН/100 мл Износ, мм
плун- жера шайбы
ПО «Ярославнефтеорг- синтез»1 Рязанский НПЗ ПО «Омскнефтеоргсин- тез» Волгоградский НПЗ 778 779 778 779 760 781 785 780 1,30 1,33 1,27 1,30 1,29 1,26 1,40 1,35 0,17 0,26 0,26 0,37 0,27 0,28 0,27 0,32 0,68 0,33 0,46 0,25 0,47 0,44 0,48 0,30 0,19 0,05 0,12 0,06 0,12 0,10 0,08 0,06
* Числитель — показатель для защелоченного топлива, знаменатель — для незаще-
лочениого.
5.3. СОВМЕСТИМОСТЬ
С КОНСТРУКЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ,
РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИМИ ИЗДЕЛИЯМИ
И ГЕРМЕТИКАМИ
Совместимость с металлами. Коррозионная агрессивность топ-
лив обусловливается наличием в них химически активных сое-
динений (меркаптановой и свободной серы), воды, органических
кислот, гидропероксидов и т. п. Кроме того, меркаптаны, серо-
водород и сера могут образоваться при термическом разложе-
173
Таблица 5.14. Коррозионные свойства реактивных топлив (по данным ВИ AM)
Материалы и покрытия Коррозия металла за 100 ч, г/м2
80 ч — 100 ’С и 20 ч — 120 °C 80 ч — 100 °C и 20 ч — 150 °C 100 ч — 200 °C
ТС-1 заще- лоченное Т-1 Т-2 РТ ТС-1+0,3% жидкости ТС-1 неза- щелоченное РТ т-8 Т-6 (ТУ 38-101-
«И» 629—77)
Стали углеродистые
Ст 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
оксиднофосфати- 0—0,8 0 0 0 0,24—0,28 0—0,25 0 0 1,8—2,1
роваиная оцинкованная 0 0 0— 0 0,23—0,36 0 0 0 0,23—0,26
пассивированная 0,24
химически нике- 0 0 0 0 0 0 0 0 0
лированная кадмированная 0 0 — 0,67—0,92 1,3
Никель НП-2 0 0 — 0 0 0 0 0 0,33
Медь Ml* Латуни Л62 0,29—0,80 0,61 — 0,31—0,39 0,8—1,0 0—0,7 0,16—0,33 0—0,52 0,72—0,87
0,15—0,51 0 0 0,35—0,63 0—0,72 0 А** 0,7—1,0
ЛС59-1 , 0,14—0,27 1,35 0,25 0 0,46—0,64 0—0,4 0—0,79 0 0
Л80 (сетка) 0—0,52 А** 0,69 0 0,69—0,8? 0—0,52 0 А** 0
Бронзы ВБ24 1,1—1,69 1,90 0 0,33—1,48 0,72—1,70 0—0,68 0—0,64 .—
ВБ23НЦ* 0,70—1,33 1,76 — 0,80—1,33 1,76—2,16 0,55—1,33 1,2—1 ,7 0—0,14 —-
БрАЖНЮ-4-4 0 0 — 0 0 0 0 0 —’
БрАЖМцЮ-3-1,5 0 — — 0 0 0 0 0 —
БрООЮ-Ю 0,45—1,15 0 0,59 0,34—0,39 1,38—1,58 0,34—0,67 0—0,89 0,32—0,79 —
БрОФ7-02 0—0,2 А** 0,35 0 0 0 0 — 0
БрСуНЦСфЗ-З-З- 20-02 0,8 — 0,73 1,5 — — — — —
БрСуФ6-1 1,26 —. 0,84 0 —. —— — 1,5 —-
Свинец •1,0—1,3 3,8 1,07 1,83 6,7—8,7 2,3—4,75 3,1—3,0 1,22—2,85 8,2—11,1
* Норма, установленная ВИАМ, — <3 г/м2,
'* J - увеличение массы.
Нии таких неагрессивных сернистых соединений, как тиофаны.,
сульфиды и др. {4, 189].
Состав нефтей, поступающих на переработку, и содержащие-
ся в них примеси меняются, поэтому содержание в топливах,
коррозионно-агрессивных соединений не постоянно во времени.
В связи с этим коррозионная агрессивность для каждого сорта
топлива изменяется в широких пределах. Результаты исследо-
ваний коррозионных свойств топлив по междуведомственному
методу квалификационных испытаний представлены в табл. 5.14..
Ввиду коррозионной агрессивности продуктов сгорания ре-
активных топлив содержание сернистых соединений в них огра-
ничивается стандартами до 0,25% (топливо ТС-1), считая на
серу. Содержание меркаптановых соединений из-за их высокой
коррозионной активности допускается не более 0,005% (масс.)..
Применяемые в топливной аппаратуре материалы и покры-
тия при указанных ограничениях устойчивы к воздействию топ-
лив в пределах, установленных для топливной аппаратуры ре-
сурсов. При контакте кадмиевых покрытий с меркаптанами,
присутствующими в топливах, образуются меркаптиды каДмия,
отложения которых в прецизионных парах могут вызывать зае-
дание. В связи с этим применение кадмиевых покрытий в топ-
ливной системе запрещено.
Согласно экспериментальным данным (см. табл. 5.14), кор-
розионная активность топлив закономерно возрастает при по-
вышении температуры топлива и контактирующих с ним дета-
лей.
Меньшей коррозионной агрессивностью отличаются гидроге-
низационные топлива РТ, Т-8, Т-8В и Т-6, что связано с удале-
нием в процессе их получения сернистых соединений, прежде
всего меркаптанов.
Добавление противоводокристаллизационных жидкостей
ТГФ, ТГФ-М, И, И-М к топливам, по данным ВИАМ, увеличи-
вает их коррозионную агрессивность незначительно (в допусти-
мых пределах, за исключением свинца). Компоненты этих жид-
костей— этилцеллозольв, тетрагидрофурфуриловый спирт и ме-
танол— взаимодействуют с цинковыми покрытиями, при этом
алкоголяты гидролизуются с образованием гидроксида цинка,
который выпадает в осадок. Поэтому сами противодокристалли-
зационные присадки и топливо с ними недопустимо хранить в
оцинкованных бочках и емкостях.
Содержащиеся в топливе органические (нафтеновые) кисло-
ты являются коррозионно-активными соединениями. Но в кон-
центрации до 0,003% (масс.) они не оказывают существенного
коррозионного воздействия (табл. 5.15). По данным, приведен-
ным в табл. 5.15, органические кислоты при малой их концент-
рации проявляют по отношению к металлам защитное дейст-
вие [210].
Совместимость с резинотехническими изделиями (РТИ) и-
герметиками. Агрессивность топлив проявляется в потере элас-
175 -
Таблица 5.15. Влияние нафтеновых кислот на коррозию сплавов металлов
в топливах (по данным Г. Б. Сковородина)
Топливо Коррозия при 100—120 °C, г/м8
Ст 3 АМЦА-П ВВ-23НЦ
при кон- такте 50 я при кон- такте 4 сут при кон- такте 4 сут при кон- такте 7 сут при кон- такте 50 ч
ТС-1 исходное 4,7 9,4 0 3—4 4,8
ТС-1+0,003% (масс.) наф- теновых кислот 0,6 4,0 0 0,5 2,5
Т-7 исходное 3,2 2,5 0 0,3 4,5
Т-7+0,003 % (масс.) нафте- новых кислот 0,5 0 0 0 2,3
ТС-1 исходное ТС-1 исходное с кислот- ностью 5,4 9,1 0 — 5,5
0,50 мг КОН/100 мл 2,7 — — — 2,8
0,98 мг КОН/100 мл 1,1 3,4 0 — 1,4
тичности (отверждении) РТИ, набухании и растворении поли-
сульфидных герметиков. Растрескиванию, приводящему к течи
топлива, подвергаются изготавливаемые из нитрильных резин
ИРГЫ078 и ИРП-1078А манжеты сервопоршней плунжерных
насосов и уплотнительные кольца в наиболее теплонапряжен-
ных двигателях. По данным ЦИАМ, дефект проявляется при
повышенных температурах топлива. Сводные результаты иссле-
дований агрессивности реактивных топлив к нитрильным рези-
нам приведены в табл. 5.16 [190—192].
Установлено [190—192], что отверждение резин происходит
в результате сшивания полимерной основы активными радика-
лами, образующимися при распаде гидропероксидов — продук-
тов окисления углеводородов. Антиокислители (природные — со-
держащиеся в прямогонных топливах гетероатомные соединения
и вводимый в гидроочищенные топлива ионол) существенно
снижают интенсивность указанного процесса (табл. 5.17). Анти-
Таблица 5.16. Воздействие реактивных топлив на механические свойства
нитрильных резин при температуре 140 °C за 5 ч
Топливо Сопротив- ление раз- рыву, МПа Относитель- ное удлине- ние, % Остаточная деформа- ция, %
Т-1 10,6—12,3 140—228 0
ТС-1 8,6—12,0 148—228 0—2,2
РТ+ионол 9,8—12,3 136—180 0
Т-8+ионол 10,9 166 2,2
Т-8В 2,6—8,6 — —-
Т-6+ионол 9,6—10,0 100—135 —
Резина ИРП-1078 исходная 11,9 200 2,4
Норма, установленная ЦИАМ, ие .8,5 100 —
менее
176
Таблица 5.17. Влияние ингибиторов окисления на агрессивность топлив
(по данным Г. И. Ковалева)
Топливо Максимальная концентрация гидроперокси- дов, моль/л Содержание сернистых соединений, % Сопротив- ление раз- рыву*, МПа Относитель- ное удли- нение, %
—
ТС-1! Отсутствие 0,06 9,2 140
рт 1,03-10-з 0,01 1,9 27
РТ 4-0,001 % нонола — 0,01 9,4 137
РТ+0,005% нонола — 0,01 9,9 152
Т-6** — 0,02 10,0 135
Т-6** очищенное 7,6-Ю-з Отсутствие 3,6 85
* При сопротивлении
бракуется.
** Т-6 по ГОСТ.
разрыву после контакта с топливом
менее 8,5 МПа резина
окислитель неозон, который вводится в состав резин, вымывает-
ся топливом из РТИ и блокирует действие указанных радика-
лов. Образцы РТИ не выдерживают по методу ЦИАМ испыта-
ний при контакте с неингибированными гидроочищенными топ-
ливами.
Агрессивность топлив к резинотехническим изделиям снижа-
ет ресурс работы насосов-регуляторов. Фактические данные ре-
сурсов указанных насосов и их корреляция с лабораторными
данными ЦИАМ приведены в табл. 5.18.
Отмечаемые в эксплуатации авиационной техники размягче-
ние и размывание полисульфидных герметиков, контактирую-
Таблица 5.18. Фактическое состояние РТИ после стендовых (натурных)
испытаний и эксплуатации [/93]
Топливо Наработка РТИ Сопротив- ление разрыву*, МПа Относи- тельное удлине- ние*, % Состояние РТИ
ТСГ1 Выработан гарантиро- ванный ресурс, эксплуа- тация 13,7 130 Дефектов не обнаружено
Т-7 при t за- правки 5=50 °C 50—70 ч, эксплуатация 2,0 50 Растрескивание манжет, уплот- нение
Смесевое (90% прямогонного+ + 10%. гидро- очищенного) 200 ч, эксплуатация 7,0 100 Микротрещины на кромках манжет
1*1 (Сызранс- кий НПЗ) 500 ч, стендовые испы- тания 3,5 55 То же
Р1' (Новокуй- бышевский НПК) 300 ч, стендовые испы- тания 10,5 106 Дефектов не обнаружено
— —
100%. Предельные нормы: сопротивление' разрыву 8,5 МПа, относительное удлинение
12—900
177
Таблица 5.19. Изменение твердости герметика УЗОМЭС-5
после контакта с топливами в среде воздуха при 80°С
Время кон- такта, ч Твердость, единицы ТИР Содержание гидро- пероксидов [ROOHJ-103, моль/л Время кон- такта, ч Твердость, единицы ТИР Содержа- ние гидро- пероксидов [ROOHJ-103, моль/л
Топливо ТС-1 Топливо РТ (без ионола)
0 62 0 0 62 0,1
25 58 0 25 44 6,6
50 61 0 50 27 3,6
Топливо Т-8 (без ионола) Топливо РТ+0,003% (масс.) ионола
0 62 0,1 0 62 0,1
25 54 1,6 25 63 0,27
50 46 2,5 50 58 0
щих с топливом, по данным |[194], непосредственно связаны
с окислением топлив.
Результаты оценки агрессивности топлив к герметикам, по-
лученные по методу ЦИАМ |[1195], приведены в табл. 5.19.
5.4. КОРРОЗИОННАЯ АГРЕССИВНОСТЬ
ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Газовая коррозия и эрозия деталей горячего тракта газотурбин-
ных двигателей являются следствием окисления металла содер-
жащимся в газах кислородом, коррозионного и абразивного
воздействия продуктов сгорания, почвенной пыли, морской во-
ды и других веществ, попадающих в двигатель вместе с возду-
хом, а также динамического эрозион-
ного воздействия высокоскоростного
потока газов.
Стойкость металла к газовой кор-
розии характеризует его жаростой-
кость. Она оценивается убылью мас-
сы металла в единицу времени с еди-
ницы поверхности образца [г/(м2-ч)].
Чем меньше убыль массы металла,
тем выше его жаростойкость.
В указанных выше процессах доля
коррозии от окисления избыточным
кислородом составляет значительную
Рис. 5.28. Жаростойкость g-,K сплава ВЖ98 в
зависимости от температуры продуктов сгора-
ния t топлив ТС-1 и Т-6:
Установка У-314М с модельной камерой сгорания
ГТД, расход воздуха 0,05 кг/с, продолжительность
опыта 5 ч; / — без снятия окалины; 2—со снятием
окалины; — изменение массы образца в единицу
времени.
178
Рис. 5.29. Жаростойкость glK сплава ЭП99 в зависимости от температуры
продуктов сгорания при а= 2-5-3 и температуры воздуха t:
Установка У-314М с модельной камерой сгорания ГТД, расход воздуха 0,05 кг/с, дли-
тельность испытания 25 ч, а — коэффициент избытка воздуха;
воздух; 2 — продукты сгорания смеси топлив ТС-1 н Т-7; 3 — продукты сгорания топ»
лива ТС-1.
Рис. 5.30. Жаростойкость сплавов в зависимости от температуры продук-
тов сгорания t топлива Т-7 при а=2-5-3:
1 — сплав ЭП126; 2 — сплав ВЖ98; 3 — сплав ЖС6К; 4 — сплав ЭЦ652; а — коэффициент
избытка воздуха.
часть (рис. 5.28) и, так как она практически не зависит от сор-
та применяемого реактивного топлива, должна исключаться при
оценке влияния последнего на коррозионную агрессивность про-
дуктов сгорания путем снятия окалины в травильном растворе.
В потоке горячего воздуха образование окалины происходит бо-
лее интенсивно, чем в потоке продуктов сгорания (рис. 5.29),
так как кислорода в воз-
духе почти вдвое больше
(21% об. в воздухе и
10—14% об. в продуктах
сгорания)'.
В зависимости от со-
става продуктов сгорания
детали горячего тракта
двигателя могут подвер-
Рис. 5.31. Жаростойкость g>H
сплавов ЭИ703 (а) и ВЖ98
(б) в зависимости от скоро-
сти W и температуры t про-
дуктов сгорания топлива Т-7
(без снятия окалины).
Коэффициент
«=2-г-з.
избытка воздуха
12*
179
Рис. 5.32. Жаростойкость gm сплавов ЖС6К (а) и ВЖ98 (б) в зависимости
от температуры t продуктов сгорания реактивных топлив:
1 — Т-1; 2 — РТ, Т-6, Т-8В; 3 - ТС-1.
гаться газовой коррозии в результате «науглероживания» (кар-
бидизации) поверхности, агрессивного воздействия содержащих-
ся в топливе серы, ванадия, щелочных металлов и реакционно
активных свободных радикалов в зоне факела. Газовая корро-
зия возрастает при повышении температуры газов- (см. рис. 5.28,
5.29); интенсивность ее зависит от жаростойких свойств конст-
рукционных материалов (рис. 5.30).
Изменение жаростойкости материала в зависимости от ско-
рости газового потока, обдувающего образец, имеет экстремаль-
ный характер с довольно четко выраженным минимумом убыли
массы образца в диапазоне скоростей 100—150 м/с (рис. 5.31).
Это объясняется действием двух факторов, по-разному проявля-
ющих себя при изменении скорости обдува, а именно: химичес-
кой коррозии, зависящей от продолжительности взаимодействия
металла с данной частицей газа, которое уменьшается с увели-
чением скорости газового потока, и эрозии металла, увеличи-
вающейся с ростом скорости потока, особенно в зоне высоких
скоростей.
Изменение прочности металла под воздействием продуктов
сгорания характеризует его жаропрочность; она измеряется
в кг/см2.
Жаропрочность, как и жаростойкость, зависит от свойств
конструкционных материалов; она ухудшается с повышением
температуры и скорости газового потока. Соответствующие за-
висимости на рис. 5.32 представлены «временем до разрушения»
испытуемых образцов металлов.
Продукты сгорания товарных топлив, особенно малосернис-
тых, по коррозионной агрессивности при температуре до 1100 °C
весьма близки между собой (рис. 5.33).
При эксплуатации ряда двигателей в основном на гидроочи-
щенных топливах отмечалась повышенная питтинговая корро-
зия неалитированных жаровых труб, сопловых лопаток турби-
ны и форсунок. Это происходило вследствие интеркристалличес-
180
Рис. 5.33. Время т до начала разрушения образцов сплавов в зависимости от
температуры продуктов сгорания t топлива Т-7 при воздействии на них га-
зового потока в течение 25 ч:
а) сплав ЭИ703; б) сплав ВЖ98; в) сплав ЭП99;
1 — 300 м/с; 2 — 100 м/с.
кой коррозии металла в результате «науглероживания». Интен-
сивность «науглероживания», протекающего с участием свобод-
ных радикалов пламени, повышается с уменьшением полноты
сгорания топлива и при нестационарном режиме горения. Нали-
чие сернистых соединений в топливах снижает интенсивность
«науглероживания» (рис. 5.34).
«Науглероживание» распространяется на глубину 5—25 мкм и сопровож-
дается потерей из поверхностных слоев легирующих добавок (см. рис. 5.34),
а также образованием карбидов хрома и карбонилов никеля. Результатом
«науглероживания» является резкое снижение эрозионной стойкости деталей
ввиду повышенной хрупкости карбидов. Возможно и усиление электрохимиче-
ской коррозии, связанной с образованием карбидов и карбонилов, имеющих
неодинаковый электрический потенциал с другими соединениями. Алитирова-
ние и эмалирование защищает металл от газовой коррозии (рис. 5.35).
Рис. 5.34. Содержание хрома g в поверхностном слое металла при 1056 °C в
зависимости от глубины взятия пробы металла I при науглероживании спла-
ва ВЖ99 в продуктах сгорания топлив.
Рис. 5.35. Жаростойкость g,K алитированного (7) и неалитированного (2)
образцов сплава ЭИ652 в продуктах сгорания гидроочищенного топлива
Т-7П (без снятия окалины) в зависимости от температуры продуктов сго-
рания.
181
Рис. 5.36. Жаростойкость g® сплавов
в зависимости от содержания общей
серы Сз при температурах продук-
тов сгорания топлива Т-7:
7 — 1000 °C; 2—1100 °C; 3—1150 °C.
Рис. 5.37. Жаростойкость g-,K образцов стали ЭП99 в зависимости от содер-
жания серы Cs в дистиллятах крекинга при сжигании их в модельной каме-
ре сгорания ГТД при температуре 920 °C [196]:
/—воздействие только продуктов сгорания; 2 — длительное воздействие продуктов сго<
рания н атмосферной влаги (после остановки).
При эксплуатации газотурбинных двигателей на топливах
ТС-1 и Т-1 «науглероживание» деталей горячего тракта двига-
телей не наблюдалось. По-видимому, продукты сгорания серы
и других гетероатомных соединений, взаимодействуя с металла-
ми, образуют более эрозионно-стойкие участки в сравнении с
«науглероженными». Блокирующее влияние серы характеризу-
ют данные, приведенные на рис. 5.36.
Газовая коррозия оксидами серы в процессе эксплуатации
и при стендовых испытаниях ГТД на товарных реактивных топ-
ливах с содержанием серы до 0,3% (масс.) не наблюдалась.
Согласно исследованиям ВИАМ, данной коррозии могут под-
вергаться детали горячего тракта ГТД при содержании серы
в топливе более 0,73% (масс.)—специально приготовленные
образцы. Сущность коррозии оксидами серы заключается в об-
разовании на поверхности конструкции легкоплавких сульфидов
никеля .N1S и N13S2. После остановки двигателя оксиды серы
с атмосферной влагой образуют серную кислоту, возникает
электрохимическая коррозия, характеризуемая кривой 2 на
рис. 5.37.
Ванадиевая коррозия в процессе эксплуатации и испытаний
авиационных ГТД не отмечалась. Это обусловлено низким — не
более 10~7—10-8 (масс.)—содержанием ванадия в реактивных
топливах. Пентаоксид ванадия имеет температуру плавления
685 °C и с конструкционными материалами образует легкоплав-
кие соединения. Кроме того, ванадий имеет переменную валент-
ность, что делает его способным переносить кислород из газа
к поверхности металла.
Натриевые соли морской воды, попадающие в двигатель
с воздухом, ускоряют ванадиевую коррозию. Аналогично вана-
182
дию на газовую коррозию металлов воздействуют молибден и
вольфрам, но содержание их в реактивных топливах очень низ-
кое (меньше, чем содержание ванадия).
5.5. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
И ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ С НИМИ
Авиационные керосины и бензины по принятой классификации
[197] относятся к веществам, обладающим наркотическим дей-
ствием и поражающим главным образом центральную нервную
систему. Они повышают возбудимость человека, вызывают голо-
вокружение, сердцебиение, вегетативные расстройства, общую
слабость, нередко потерю сознания; при длительном воздействии
возможна липоидная пневмония.
Таблица 5.20. Токсикологические свойства реактивных топлив
и углеводородов, а также правила обращения с ними [155, 197—200]
Нефтепродукты пдк, мг/мз Признаки отравления Меры защиты
Авиационные керосины 300 Головная боль, сонливость, шум в ушах, нарушение пищеваре- ния, раздражение верхних ды- хательных путей, боли в об- ласти сердца, общая слабость, головокружение При работе с высо- кими концентрация- ми шланговые проти- вогазы ПШ-5, ДПА-5 и др.; при значитель- ных проливах топли- ва на одежду сме- нить ее и принять горячий душ
Топливо Т-2 и бензин Б-70 300 Головная боль, кашель, раз- дражение слизистой оболочки, вялость, понижение артери- ального давления, озноб при концентрациях выше ПДК (например, при зачистке ре- зервуаров) полный упадок сер- дечной деятельности, резкая одышка; в тяжелых случаях возможен летальный исход Спецодежда, защита рук мазями (напри- мер, тальк 21%(+ + крахмал 14,1% + + глицерин 14,1 % + -(-минеральное масло 9,4% + желатин 1,9%+ + борная кислота 1,9%+ вода 37,6%;+ +паста ПМ-1)
Парафиновые углеводороды 300 При обычных условиях мало- токсичны и вызывают отрав- ление лишь в концентрациях, снижающих нормальное содер- жание кислорода в воздухе -
Олефиновые углеводороды 50 Сильные наркотики, но их наркотическое действие про- является при очень высоких концентрациях (в несколько десятков процентов) -
Ароматические углеводороды (бензол, изо- пропилбензол) 5—50 Наркотическое действие, нару- шение работы кроветворных органов, лейкемия
183
При попадании на кожу реактивные топлива обезвоживают
ее (кожа белеет), сушат и вызывают зуд, растрескивание, а так-
же различные кожные заболевания — экземы, дерматиты.
К сильным нервно-паралитическим ядам относится метанол,
входящий в состав жидкостей ТГФ-М. и И-М.
Различают острые отравления, развивающиеся в результате
однократного воздействия на организм токсичных веществ, и
хронические отравления — результат длительного систематичес-
кого воздействия веществ в малых дозах. В последнем случае
существенное значение имеет способность ядов кумулироваться
(накапливаться) в организме. Ароматические соединения (толу-
ол, бензол и др.) отличаются функциональной кумуляцией, ха-
рактеризующейся накоплением изменений в жизнедеятельности
организма 1(198]. Отмечались [199] случаи острых отравлений,
связанные с попаданием топлива внутрь организма.
Характерные симптомы отравления, предельно допустимая
концентрация (ПДК) реактивных топлив и их компонентов в
воздухе, а также основные требования техники безопасности
при работе с ними, по данным |[155, 197—200], сведены в
табл. 5.20.
Реактивные топлива Т-1, ТС-1, РТ, Т-6 и др. (авиационные
керосины), неэтилированный бензин Б-70, широкофракционное
топливо Т-2 по токсичности относятся к 4 классу (в соответст-
вии с ГОСТ 12Л.007—76 — малоопасные вещества); для указан-
ных топлив установлена ПДК на уровне 300 мг/м3.'
В случае отравления прежде всего необходимо вывести (вы-
нести) пострадавшего из загазованной атмосферы на чистый
воздух и вызвать врача. В тяжелых случаях при резком ослаб-
лении дыхания или обморочном состоянии пострадавшему сле-
дует дать нюхать нашатырный спирт и вдыхать чистый кисло-
род. Если дыхание остановилось, необходимо сразу начать ис-
кусственное дыхание и продолжать его, пока не восстановится
самостоятельное дыхание.
При раздражении слизистой оболочки глаз необходимо про-
мыть их 2%-м раствором соды или чистой водой.
Глава 6
ТРЕБОВАНИЯ К ТОПЛИВАМ
И КОНТРОЛЬ ИХ КАЧЕСТВА.
ПОРЯДОК ДОПУСКА ТОПЛИВ
К ПРИМЕНЕНИЮ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
6.1. ХАРАКТЕРИСТИКА
ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
И ИХ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПО ГОСТ
В соответствии с требованиями, обусловливаемыми назначением
и условиями применения, реактивные топлива должны иметь
высокие энергетические характеристики, обеспечивать надежную
работу питающих систем двигателя, быть простыми в обраще-
нии, недорогими, стабильными при хранении и транспортиро-
вании.
Из совокупности показателей, характеризующих пригодность
реактивных топлив для применения по прямому назначению,
основными являются теплота сгорания, термоокислительная
стабильность, давление насыщенных паров (для топлива Т-2 и
топлив, применяемых при повышенных температурах), вязкость,
совместимость с конструкционными и уплотнительными материа-
лами, склонность к отложению нагара и противоизносные свой-
ства. Пути достижения высоких значений для некоторых из пе-
речисленных показателей являются взаимоисключающими. На-
пример, снижение давления насыщенных паров и повышение
плотности топлив (теплоты сгорания на единицу объема) дости-
гается утяжелением фракционного состава, что вызывает ухуд-
шение характеристик горения (повышенную склонность к на-
гарообразованию и дымлению). С другой стороны, снижение
содержания в топливе ароматических углеводородов, что улуч-
шает характеристики горения, приводит к понижению плот-
ности.
Практика показала, что в одной марке топлива невозможно
сочетать все требования, предъявляемые к реактивному топли-
ву современной авиацией. Поэтому было создано несколько ма-
рок топлив, каждая из которых имеет определенные преимуще-
ства по эксплуатационным свойствам с учетом стоимости и ре-
сурсов производства. В СССР вырабатывают две основные мар-
ки реактивного топлива: ТС-1 и РТ. Кроме того, по ГОСТ
12308—80 выпускается топливо Т-6.
Топливо ТС-1—это реактивное топливо для дозвуковой
авиации и сверхзвуковой с ограниченной продолжительностью
185
сверхзвукового полета. Топливо РТ полностью удовлетворяет
техническим требованиям, предъявляемым к топливу ТС-1, и
может заменять его. Вместе с тем, будучи более термостабиль-
ным, чем топливо ТС-1, возможен нагрев топлива РТ в топлив-
ной системе силовой установки до более высоких температур и
поэтому оно допущено к применению в теплонапряженных дви-
гателях самолетов с увеличенной продолжительностью сверхзву-
кового полета, в течение которого вследствие аэродинамическо-
го нагрева возможно значительное повышение температуры топ-
лива в баках самолета.
Топливо Т-6 — высокотермостабильное, имеет повышенную
плотность и низкое давление насыщенных паров. Эти качества
определяют применение топлива на высокоскоростных самоле-
тах с большой продолжительностью сверхзвукового полета.
При наличии сырья и в случае потребности авиации по соот-
ветствующим техническим условиям могут вырабатываться так-
же прямогонное топливо Т-1 для дозвуковой авиации и гидро-
очищенное топливо Т-8 — для сверхзвуковой авиации.
Наряду с основными марками реактивных топлив вырабаты-
вают дублирующие (резервные). Резервным по отношению к
топливу РТ и ТС-1 является топливо Т-2, резервным по отноше-
нию к топливу Т-6 — топливо Т-8В.
Топливо Т-2 — широкофракционное, выкипающее в диапазо-
не температур 60—280°C. Благодаря более широкому, чем у
топлива ТС-1, фракционному составу это топливо имеет по срав-
нению с топливом ТС-1 в 1,3—1,8 раза больший выход из нефти.
Топливо Т-8В характеризуется повышенной плотностью (не
менее 800 кг/м3), примерно вдвое меньшим, чем у топлив ТС-1
и РТ, давлением насыщенных паров и высокой термостабиль-
ностью.
Показатели по ГОСТ и ТУ перечисленных топлив приведены
в табл. 6.1. Здесь же приведены данные для ранее применяв-
шихся топлив Т-1 и Т-8.
Основное сырье для производства реактивных топлив — сред-
недистиллятные фракции нефти, выкипающие при температуре
140—280 °C. Широкофракционное топливо Т-2 изготавливается
с вовлечением в переработку также бензиновых фракций нефти.
Для получения реактивных топлив Т-8В и Т-6 в качестве сырья
используют дистиллятные фракции отдельных нефтей, вакуум-
ный газойль и продукты вторичной переработки нефти. В реак-
тивные топлива могут вводиться различные функциональные
присадки (см. раздел 6.3).
По способу получения реактивные топлива делятся на пря-
могонные и гидрогенизационные. Прямогонные топлива (Т-1,
ТС-1, Т-2) получают непосредственно из отогнанных фракций
нефти без их глубокой переработки. Технология получения гид-
рогенизационных топлив (РТ, Т-8, Т-8В, Т-6) включает такие
процессы, как гидроочистку (РТ, Т-8), глубокое гидрирование
(Т-6), гидрокрекинг (Т-8В), основным содержанием которых
186
является воздействие водорода при высоких давлениях и темпе-
ратурах на углеводороды и гетероатомные соединения нефти.
При гидроочистке из нефтяного дистиллята удаляются аг-
рессивные и нестабильные соединения, содержащие серу, азот
и кислород. При этом углеводородный состав топлива практи-
чески остается без изменения. В процессах гидрокрекинга и
гидрирования наряду с очисткой исходного сырья происходит
изменение его углеводородного состава (превращение непре-
дельных соединений в насыщенные и ароматических углеводо-
родов в нафтеновые). Применение гидрогенизационных процес-
сов для производства реактивных топлив позволяет получить
топлива повышенного качества (высокая термоокислительная
стабильность, низкая коррозионная агрессивность) при одно-
временном расширении сырьевой базы производства. Однако
в результате гидроочистки удаляются природные антиоксидан-
ты, ухудшаются химическая стабильность и противоизносные
свойства топлив. Для улучшения этих характеристик в такие
топлива вводят антиоксиданты и противоизносные присадки.
6.2. ХАРАКТЕРИСТИКА
ЗАРУБЕЖНЫХ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
И ИХ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА
ПО СПЕЦИФИКАЦИЯМ
За рубежом наиболее массовым топливом, применяемым в
гражданской авиации, является топливо JetA-1 (ASTMD 1655,
DERD 2494), которое в отличие от отечественных топлив ТС-1
и РТ имеет утяжеленный фракционный состав (температура
вспышки ^38 °C) и повышенную температуру начала кристал-
лизации (<;—47°С). Кроме того, в США и Канаде преимуще-
ственно на внутренних воздушных линиях используется топли-
во Jet A (ASTMD 1655), отличающееся от топлива ТС-1 повы-
шенной температурой начала кристаллизации (^—38°С), и ши-
рокофракционное топливо Jet В (ASTM D 1655). Согласно указан-
ным сертификатам, содержание ароматических углеводородов
в топливах JetA-1 и Jet А допускается до 22% (об.), что в пе-
ресчете на массовые проценты, принятые в СССР, составляет
около 25%. В военной авиации применяется также топливо ши-
рокого фракционного состава Jp-4.
В целях унификации топлив наметилась тенденция перехода
с топлива Jp-4 на топливо типа керосина Jp-8 (MIL-T-83133).
Последнее по своим свойствам практически аналогично топливу
Jet А-1, но в него вводится присадка, предотвращающая образо-
вание кристаллов льда. В ряде европейских стран НАТО этот
переход на топливо Jp-8 завершен полностью (Великобритания,
Франция, Бельгия и др.). В авиации корабельного базирования
применяется топливо Jp-5 (AVCAT) с температурой вспышки
выше +60 °C.
187
Таблица 6.1. Сравнительные значения физико-химических свойств реактивных топлив
Показатели ТС-1, гост 10227—62 РТ, гост 16564—71 Т-6 Т-1, гост 10227—62 Т-8, ТУ 38.1257-69 T-8B, ТУ 38.101560— 80 Т-2, ГОСТ 10227—62 Метод испытания
гост 12308—80 ТУ 38.101629— 82
Плотность при температуре 20 °C, кг/м3, не менее Фракционный состав, °C температура начала пе- регонки 775 775 840 840 800 785 800 ' 755 ГОСТ 3900—47 ГОСТ 2177—82 . 1
не выше 150 — — — 150 — 165 —
не ниже — 135 195 195 — 165 — 60
10%.’ (об.), не выше 165 175 220 220 175 — — 145
50% (об.), не выше 195 225 255 255 225 — — 195
98% (об.), не выше Кинематическая вязкость, мм2/с при температуре 20 °C 250 280 315 315 280 280 280 280 ГОСТ 33—82
не менее 1,25 1,25 — — 1,50 1,45 1,50 1,05
не более — — 4,50 6,0 — — — —
при температуре минус 40 °C, не более 8 16 60 60 16 16 16 6
Удельная теплота сгорания низшая, кДж/кг, не менее 42 914 43 120 42 914 42 914 42 914 43 120 43 120 43 120 ГОСТ 21261—75 (арбитражный ме- тод) или ГОСТ 11065—75
Высота некоптящего пла- мени, мм, не менее 25 25 20 20 20 24 24 25 ГОСТ 4338—74
Люминометрическое число, н.е ниже Кислотность, мг К.ОН на 100 мл топлива, не более Давление насыщенных па- ров, кПа, не более 55* 0,7 55 0,4—0,7 45* 0,5 0,4—0,7
Содержание нафталиновых углеводородов, %, не более Температура, °C 1,5* 1,0 1,5** 1,0* 0,5
вспышки, определяемая в закрытом тигле, не ниже 28 28 — —•
начала кристаллизации, не выше —60 —55** -60 —55** —60 —60
Содержание ароматических углеводородов, %, не более Термическая стабильность при 150 °C, мг/100 мл 22,0 18,5 22,0** 10,0 10,0
окисление 4 ч, масса осадка, не более окисление 5 ч 10 —• —
масса осадка, не более — 6 6 6
масса растворимых смол, не более Не нор- мируется 30 Не норм определен зател ируется, ше обя- ьно
масса нерастворимых смол, не более ОО чэ — 3,0 —. —•
50 — 55* —
0,7 0,5 0,4—0,7 0,7 ГОСТ» 5985—79
— 39,9 (150 °C) — 13,3 ГОСТ 1756—72 (арбитражный ме- тод) или ГОСТ 6668—53
2,5* 1,0 0,5 Не опре- деляется ГОСТ 47749—72
30 40 40 — ГОСТ 6356—75
—60 —55 —55 —60 ГОСТ 5066—56 I метод
20 20 12 22 ГОСТ 6994—74
18 — — 10 ГОСТ 9144—79
— 6 6 — ГОСТ 11802—66
Не нор- мируется He иорк определе! за те/ шруется, <ие обя- гьно —
— — —
Продолжение
Показатели ТС-1, гост 10227—62 РТ, гост 16564—71 Т-6 Т-1, гост 10227—62 Т-8, ТУ 38.1257—69 Т-8В, ТУ 38.101560- 80J Т-2, ГОСТ 10227—62 «Метод испытания
гост 12308—80 ТУ 38.101629— —82
Термическая стабильность в динамических условиях при 150—180 °C
перепад давлении на фильтре за 5 ч, МПа, не более — 0,01 — 0,01 — — 0,01 —•
цвет отложения на по- догревателе, балл, не более Содержание серы, %, не более 2 1 1
общей 0,25 0,10 0,05 0,05 0,10 0,10 0,10 0,25 ГОСТ 19121—73
меркаптановой 0,005 0,001 Отсутствие — 0,001 0,001 0,005 ГОСТ 17323—71
Содержание фактических смол, мг/100 мл, не более Испытание на медной пла- стинке 3 ч при 1100°С 5 4 f 6 6 В ы д е 6 р ж н в а € 4 т 4 6 ГОСТ 1567—56 или ГОСТ 8489— 58 ГОСТ 6321—69 с дополнениями^ указанными в нор- мативно-техничес- кой документации на топливо
* По показателям комплекса методов квалификации оценки топлив для ГТД,
*♦ Показатель допускается для топлив из западно-сибирской нефти.
Таблица 6.2. Показатели качества зарубежных реактивных топлив
чипа АТ К по спецификациям
•—\ Показатели AVTUR DERD 2494’ Jet А-1 D 1655-81
\' Внешней вид Светлая прозрачная —
жидкость, ие содержа-
Кислотность, мг КОН/г щая механических при- месей и свободной воды при нормальной темпе- ратуре <0,015 <0,10
Содержание ароматических углеводородов, <22,0 <20,0
% (об.) олефинов, % (об.) <5,0
общей серы, % (масс.) <0,30 <0,30
меркаптановой серы, % (масс.) <0,001 <0,003
Докторская проба Отрицательная
Фракционный состав, °C н. к. Указывается —,
ю°/о (Об.) <205 <204
20% (об.) Указывается —
50% (об.) Указывается
90% (об.) Указывается
К. к. <300 <300
остаток, % (об.) <1,5 <1,5
потерн, % (об.) <1,5 <1,5
Температура вспышки, °C >38 >38
Плотность при 15 °C, кг/м® 775—830 775—840
Температура начала кристаллизации, СС <—47 <—47
Вязкость при температуре —20 °C, <8,0 <8,0
ММ2/с Теплота сгорания (низшая), кДж/кг >42 800 >42 800
Анилиновая точка - >5250 >5250
(°F) Xплотность (API) Высота некоптящего пламени, мм >25 (26) >25
или Люминометрическое число >45 >45
нли Высота некоптящего пламени, мм >19 (20) >20
и Содержание нафталиновых углеводе- <3,0 <3,0
родов, % (об.) Содержание водорода, % (масс.) >13,8
Коррозия медной пластинки, балл <1
Коррозия серебряной пластинки, балл —
Тевмическая стабильность в дииами-
ческих условиях на приборе CFR Coker
(температура предварительного подогрева 149 °C, температура фильтра 204 °C, в течение 5 ч) <10,13
перепад давления иа фильтре —
за 5 ч, кПа отложения на трубке подогрева- —- <3
теля, балл
191
Продолжение
Показатели AVTUR DERD 2494* Jet А-1 D 1655-81
на приборе IFTOT (температура трубки подогрева- теля 260 °C в течение 2,5 ч) перепад давления иа фильтре, <3,33 / <3,33
отложения на трубке (визу- <3 (при отсутствии от- <3
ально), балл ложений радужного или
отложения на трубке (инстру- другого необычного цве- та) <7 (при отсутствии от-
ментально), балл ложений, указанных вы- ше) <150
Содержание меди, мг/кг —
Содержание фактических смол, <7 <7
мг/100 мл Взаимодействие с водой состояние на поверхности разде- <1 в <1 в
ла фаз, балл эмульгируемость, балл <2 <2
Модифицированный индекс сепара- ции (WSIM) топливо с антиэлектростатиче- >70 —.
ской присадкой топливо без антиэлектростатиче- >85 —
ской присадки Электрическая проводимость, пСм/м 50—450 50—450
(в момент заправки) Содержание присадок, мг/л антиоксиданта в гидроочищенном топливе не менее 17 (обязательно) (по согласо- ванию) Допускается
не более 24 24
антиоксиданта в негидроочищен- 24 24
иом топливе**, не более деактиватора металла**, не бо- 5,7 5,7
лее ингибитора коррозии По соглаше НИЮ
антиэлектростатической 1,0 1,0
ASA-3, не брлее противоводокрнсталлизационной (метилцеллозольва)**[°/о (об.)] не менее 0,10
не более — 0,15
* Издание 8.1978 г. с дополнением I от августа 1980 г.
** Введение присадки в топливо не обязательно; здесь указаны нормы в случае нх
'добавления.
Номенклатура основных реактивных топлив США и Вели-
кобритании и их показатели качества по соответствующим спе-
цификациям приведены в табл. 6.2—6.3 (в остальных европей-
ских странах — Франции, Бельгии, ФРГ, Швеции И'др. — на
гражданской и военной технике применяют аналогичные топли-
ва с небольшими отклонениями).
192
13-900
Таблица 6.3. Показатели качества зарубежных Гермостабильных реактивных топлив по спецификациям
Показатели Топлива широкого фракционного состава Топлива авиации кора- бельного базирования Топлива для сверхзву- ковой авиации
Jet В Jp-4 AVTAG Jp-5 AVCAT Jp-7 Jp-8
Общая кислотность, мг КОН/г, не более Содержание — 0,015 25 0,1 0,015 25 — 0,015
ароматических углеводородов, 20 25 25 5 25
% (об.), не более олефиновых углеводородов, 5 5 5 5 — 5
% (об.), не более общей серы, % (масс.), не 0,30 0,40 0,40 0,40 0,40 0,10 0,30
более
меркаптановой серы, % (масс), не более 0,003 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Докторская проба Отрицательная Отрицательная Отрицательная
Фракционный состав, °C (°F)
н. к. — Указывается — Указывается 182(360) Указывается
10% (об.) — Указывается — 204(400) 204(400) 196(384) 204(400)
20% (об.) 143(290) 145(293) 143(290) Указывается 206(402) Указывается
50% (об.) 188(370) 190(374) 188(370) Указывается — 232(450)
90% (об.) 243(470) 245(473) 243(470) Указывается 260(500) Указывается
К. к. 270(518) — 288(550) 288(550) 287(549) 288(550)
остаток, % (об.), не более 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
потери,. % (об.), не более Плотность, кг/м3, не менее 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
при 15 °C 802 802 802 — — — —
при 60 °C 751 751 751 ' 845—788 845—788 — 775—830
Температура начала кристаллиза- ции, °C (6F), не более —50 (—58) —58(—72) —58(—72) —46(—51) —48 (—54) —43,3(—46) —48(—54)
Теплота сгорания низшая, кДж/кг, 42 800 42 800 42 800 42 368 42 368 — 42 596
ие меиее
Коэффициент теплотворности*, не 5250 5250 5250 4500 4500 — 4800
менее
Продолжение
Показатели Топлива широкого фракционного состава Топлива авиации кора- бельного базирования Топлива для сверхзву- ковой авиации
Jet В Jp-4 ' AVTAG Jp-5 AVCAT Jp-7 Jp-8
Высота некоптящего пламени, мм, не менее 25 20 — 19 19 — 25
Люмннометрическое число, не ме- нее 45 — —— 50 — — 45
Содержание нафталиновых угле- водородов, % (об.), не более 3,0 — — — — —— 3
Испытание на медной пластнике, 2 ч при 100 °C, баллы, не более Термическая стабильность по CFR Coker 1 1 1 1 1 1
перепад давления иа фильтре за 5 ч испытания, дюймы рт. ст. (мм рт. ст.), не более 3(76) 3(76) 3(76) 3 3 3 3
отложения в подогревателе, баллы, не более Содержание, не более 3 3 3 3 3
фактических смол, мг/100 мл 7 7 7 7 7 —— 7
механических примесей, млн-1 — 1,0 —- 1,0 — — 1,0
Время фильтрования, мин, не бо- лее Взаимодействие с водой 15
разделение, баллы, не более 1в 1в 1в
состояние поверхности разде- ла, баллы, ие более 2 1 — — 1в 1в
( индекс сепарации воды, не ' менее — 70 — 85 — 70
% Содержание присадок
* антиокислительной, мг/л
в гидроочищенном топливе
ие менее
ие более
в иегидроочищенном топли-
ве
ие более
деактиваторов металла, мг/л
не более>
ингибиторов коррозии**
антнэлектростатической, мг/л
ие более
противоводокристаллизацион-
ной, % (об.)
не менее
не более
Электрическая проводимость (во
время и при температуре заправ-
ки самолета, если введена аити-
электростатическая присадка),
пСм/м
не меиее
не более
Температура вспышки, °C (°F) не
менее
Вязкость кинематическая при
—34,4°C (—30°F), мм2/с, ие бо-
лее
По согла- шению 24 24 17 24 П( 24 1 17 24 с о г л а ш е 24 О бя г 17 24 и и ю 24 а т е л ь н о 17 . 24 24 17 24 17 24 По соглаше- нию 24
5,7 По согла- шению Г 1,0 5,7 Обязательно о соглашени 1,0 П 5,7 По с о г л о 1,0 о с о гл а ш 5,7 а ш е н н ю е н и ю 5,7 1 5,7 ) б я з а т е л ь 5,7 н о По согла- шению 1,0
— 0,10 0,15 —(0,10)*** —(0,15)*** 0,10 0,15 — 0,10 0,15 0,10 0,15
50 300 50 600 — 60(140) 16,5 60(140) 16,5 60(140) 16 40—66 (105—150) 15
* Коэффициент теплотворности представляет собой произведение плотности топлива (в API) на анилиновую точку (в °F) и не дает пред-
ставлеиия о величине теплоты сгорания, но служит показателем пригодности топлива к эксплуатации.
* * Допущенные к применению ингибиторы коррозии и нх концентрации оговорены в специальных документах.
* ** В топливе для военной авиации.
6.3. ПРИСАДКИ к ТОПЛИВАМ
Присадки — вещества,- добавляемые в незначительных количе-
ствах к горюче-смазочным материалам для улучшения их экс-
плуатационных свойств. Присадки к реактивным топливам по
своему назначению подразделяют на антиокислительные, проти-
воизносные, противоводокристаллизационные, антиэлектростати-
ческие, ингибиторы коррозии, деактиваторы металлов. Известны
также многофункциональные присадки, обладающие одновре-
менно, например, противокоррозионными, антиокислительными
и противоизносными свойствами. Сочетания свойств обычно до-
стигают разработкой композиции присадок — синергистов, воз-
действующих друг на друга в направлении усиления действия
каждой отдельной присадки.
Наиболее широко используемые в отечественных и зарубеж-
ных топливах присадки представлены в табл. 6.4.
Антиокислительные присадки (антиокислители, ингибиторы
окисления). При хранении и транспортировании гидрогениза-
ционных реактивных топлив эти присадки снижают интенсив-
ность окислительных процессов [201]. В результате уменьшает-
ся образование уплотненных продуктов окислительной полиме-
ризации и интенсивность воздействия продуктов окисления на
полисульфидные герметики и уплотнительные материалы на ос-
нове нитрильных резин [202] (см. гл. 5).
Ингибитор окисления ионол добавляют к гидроочищенному
топливу РТ и гидрированным топливам Т-8В и Т-6, поскольку
при гидрогенизационной обработке из данных топлив удаляют-
ся природные ингибиторы окисления — гетероатомные соедине-
ния.
Механизм действия антиокислителей заключается во взаи-
модействии их с алкильными радикалами, дающими начало
окислительным цепным процессам, и с гидропероксидами.
Эффективность аминных, фенольных и других антиокислите-
лей на примере топлива Т-6, оцениваемая по времени тМакс об-
разования максимальной концентрации гидропероксидов
,[ROOH], в сравнении с ионолом, используемым в стандартных
топливах, приведена в табл. 6.5 (по данным Е. Т. Денисова
и Г. И. Ковалева).
К стабильным при хранении прямогонным топливам анти-
окислительные присадки не добавляют, но присутствие в топли-
вах антиокислителя снижает образование смол и кислот при
температурах до 150 °C (табл. 6.6). Так, ионол улучшает филь-
труемость топлив при 150 °C, но при 180 °C практически не ока-
зывает влияния [176, 201]. Показано i[204], что высокотемпе-
ратурное осадкообразование в топливе ТС-1 снижается при
концентрации наиболее эффективной антиокислительной при-
садки (в области исследованных температур) — бисфенола —
при концентрации не менее 0,05% (масс.).
196
Расход многих антиокислительных присадок резко возраста-
ет в присутствии катализаторов окисления — главным образом
меди и ее сплавов [,176]. Поэтому за рубежом для подавления
каталитического действия металлов в топлива вводят деактива-
торы металлов. В отечественных реактивных топливах деактива-
торы металлов не применяют.
Деактиваторы металлов (пассиваторы металлов). Катализ
окисления углеводородных топлив ионами металлов заключа-
ется в генерировании радикалов, обусловливающих развитие
окислительных цепей и требующих дополнительного расхода
антиокислителя на вывод из сферы реакции вновь образующих-
ся пероксидных радикалов.
Восстановление металла протекает только с участием анти-
окислителей, которые в гидроочищенные топлива вводят специ-
ально; в прямогонных топливах антиокислителями являются
фенолы и серосодержащие соединения, присутствующие в них.
В гидроочищенных неиигибированных топливах металлы в го-
могенной фазе, т. е. в ионном виде, не проявляют себя как де-
активаторы [176, 206].
Деактиваторы металлов, взаимодействуя с ионами метал-
лов и образуя с ними растворимые комплексные соединения,
выводят из сферы действия основную часть катализатора. При
этом гетерогенный катализ окисления ювенильными поверхно-
стями металлов не подавляется деактиваторами металлов. К де-
активаторам металлов относятся салицилидены, аминофенолы
и др. С антиокислительпыми присадками они образуют синерги-
ческие пары [206]. Эффективность деактиваторов металла при
окислении в присутствии медной пластинки при 100 °C приведе-
на в табл. 6.7. За рубежом для реактивных топлив разрешен к
применению М,Ы'-дисалицилиден-1,2-пропилендиамин (см.
табл. 6.4), но добавление его не является обязательным.
Противоизносные присадки вводят в гидроочищенные и
гидрированные тоцлива, имеющие неудовлетворительные про-
тивоизносные свойства. Действие противоизносных присадок
основано на формировании в условиях высоких контактных
температур и нагрузок на трущихся поверхностях хемосорбци-
онного слоя, обладающего хорошими фрикционными качест-
вами.
Разработаны и испытаны отечественные присадки ПМАМ и
«К». Однако присадка ПМАМ. в настоящее время не применя-
ется из-за низких эксплуатационных свойств. По результатам
испытаний к применению рекомендована присадка «К». Эффек-
тивность действия противоизносных присадок в топливе Т-7
представлена данными табл. 6.8.
За рубежом в качестве противоизносной присадки применя-
ется товарный ингибитор коррозии Сантолен С (см. табл. 6.8).
Данная присадка считается обязательной для топлива Jp-4,
имеющего неудовлетворительную смазывающую способность.
197
Таблица 6.4. Характеристика присадок к реактивным топливам [176]
Присадка Состав Побочные функциональные свойства
Аитиокислительная — 2,6-Ди-трет-бутил-4-ме- Защитные по отноше-
Ионол тилфенол нию к РТИ н гермети- кам
Деактиваторы метал- лов — AW-50, AW-80 М,М'-Дисалицилиден- 1,2-пропилеидиамин (50- или 80%-ный раствор в ксилоле или толуоле) Ингибитор коррозии
Противоизносная при- садка «к» — —
Ингибитор коррозии — Сантолен С Противоводокристалли- зационнаи Смесь димера линолевой кислоты (40%) и эфи- ров фосфорной кислоты Противоизносные
жидкость «И» (этилцеллозольв) Моноэтиловый эфир ди- этиленгликоля —*
жидкость «И-М» 50% Жидкости «И»+ + 50% метанола —ч
жидкость ТГФ Тетрагидрофурфурило- вый спирт —•
жидкость ТГФ-М 50% Жидкости ТГФ + + 50% метанола
AL-31 Антиэлектростатическая 99,6% Метилцеллозоль- ва+0,4% глицерина Бактерицидные свойства
Сигбол — Противоизносные (про- являются при концент-
ASA-3 33% Хромовой соли мо- но- и диалкилсалицило- вой кислоты4-33% до- децилсульфосукцината кальция, остальное —- 50%-ный концентрат в углеводородном раство- рителе сополимера лау- рилметакрилата и ме- тилвинилпиридина р ации > 0,0005 %)
Противоводокристаллизационные присадки предотвращают
образование кристаллов льда в топливе и одновременно рас-
творяют кристаллы льда, уже в нем содержащиеся. В качестве
таких присадок применяют этилцеллозольв, тетрагидрофурфу-
риловый спирт и их смеси с метанолом. Действие присадок об-
условлено повышением растворимости воды за счет образова-
ния водородной связи между молекулами присадки и воды. До
тех пор пока содержание воды в топливе не превышает ее рас-
творимости при данной температуре, вода в присутствии при-
садки находится в молекулярном несвязанном состоянии. Избы-
точная, выделяющаяся при данных условиях вода в свободном
состоянии ассоциируется присадкой. При этом ассоциат вклю-
чает минимум четыре молекулы воды. При высоком содержании
198
Область применения Концентрация, % (масс.) ГОСТ (специфи- кация)
РТ, Т-8В, Т-6, зарубежные гидрогениза- ционные топлива 0,003—0,004 ГОСТ 10894—76
Допущен в зарубежных топливах 0,007 —
РТ, Т-8В, Т-6, зарубежные топлива 0,002—0,004 —
Jp-4 как противоизиосиая присадка (по спецификации MIL-T-5624H) 0,0015 MIL-1-25017
Реактивные топлива 0,1—0,3 ГОСТ 8313—76
То же 0,1—0,3 ТУ 6-10-1458—74
» 0,1—0,3 ГОСТ 17477—72
» 0,1—0,3 ТУ 6-10-/1457—74
Реактивные топлива (все страны НАТО) 0,0—0,15 MIL-J-27686E
Допущена к применению в составе всех отечественных реактивных топлив с тем- пературой вспышки ниже 60 °C <0,0005 ТУ 38-101-741—78
Для всех зарубежных реактивных топ- лив (1—3)10-* Фирма Shell
свободной воды и недостаточной концентрации присадки часть
воды выделяется в виде капель вместе с присадкой в соотноше-
нии, соответствующем коэффициенту распределения между
топливом и присадкой. В результате капли воды кристаллизу-
ются при низких отрицательных температурах, что и в этом
случае предотвращает образование кристаллов льда [33]. Про-
тивоводокристаллизационные присадки вводят в топливо при
заправке самолета.
Антиэлектростатические присадки предназначены для пре-
дотвращения накопления статического электричества в топливе
при заправке летательного аппарата. Действие их основано на
значительном увеличении электрической проводимости топлив,
являющихся диэлектриками. Присадки не уменьшают электри-
199
Таблица 6.5. Эффективность действия антиокислительных присадок
при окислении топлива Т-6 в замкнутом объеме, (170 °C,
концентрация присадки 0,003% масс.) [209]
Аитнокислнтельная присадка тмакс [ROOH], мин К*
Без антиокислителя 0 .... 1
Ионол 16 1,0
Параоксинеозон 56 з,ь
л-Оксидифениламин 80 5,0
НГ-22-46 (бисфенол) 20 1,3
Неозон D 10 0,6
Ацетонанил (алкилдигидрохииолин) 15 0,9
Алкилдифениламин 25 0,6
Топанол СА 18 1,1
* К — относительная массовая эффективность антиокислителя, равная отношению
тмакс^СЮн1 антиокислителя/тмаКС [ROOH] иоиола.
Таблица 6.6. Действие антиокислительных присадок на образование
смол и кислот при высокотемпературном окислении реактивных топлив'
в течение 4 ч в присутствии меди [176]
Топливо+присадка Смолы, мг/100 мл Кислот- ность, мг КОН/ЮО мл Смолы, мг/100 мл Кислот- ность, мг КОН/ЮО мл
При 150 °C При 200 °C
ТС-1 без присадки 21 7,3 17 10,5
ТС-1+0,02°/о (масс.) фе- иил-п-аминофенола 3 0,3 18 4,7
ТС-1 + 0,01% (масс.) ионола 3 1,7 19 6,0
Т-1 без присадки 30,4 — 33,8 —
Т-1 + 0,01 % (масс.) ионола 4,0 — 42,0 —
зацию топлив, но способствуют быстрой релаксации образую-
щихся зарядов [207]. Увеличение электрической проводимости
достигается введением солей хрома.
Эффективность отечественной антиэлектростатической при-
садки Сигбол (см. табл. 6,4) в топливе Т-7 иллюстрируется
следующими данными (по данным Е. М. Бушуевой и В. Н. Го-
реловой) :
Концентрация присадки,
10~4% (масс.) .... 0 1 2 3 4 5
Электрическая проводимо-
сть, пСм/м..............0,47 170 340 510 680 800
Присадка Сигбол допущена к применению во всех отечест-
венных реактивных топливах с температурой вспышки ниже
60°C в концентрации 0,0005% (масс.).
За рубежом в целях обеспечения пожаробезопасности (ус-
транения разрядов статического электричества) при сливо-на-
200
Таблица 6.7. Стабилизация керосиновых фракций (149—270°С)
при совместном действии деактиваторов металла и антиокислителей {176]
Антиокислитель (% масс.) Содержание фактических смол после окисления, мг/100 мл
топливо+ анти- окислитель топливо+анти- окислитель+ -f-0,02% (масс.) дисалицилди- этилснгликоля топливо+анти- окислнтель+ +0,013% (масс.), салицилиден- о-аминофенола
Древесно-смоляной (0,1) 212 50
Тормозной препарат (0,1) 87 — 21
Фенил-п-аминофенол (0,02)* 129 18 26
р-Нафтил-п-аминофенол (0,01)* 210 17 21
гД-Ди-трег-бутил-л-крезол (0,2)* Фенольный (0,1)** 68 26 —
Ф4-4 64 28 19
Ф4-46 • 32 — 19
* Окисление в присутствии медной пластинки при 100 °C в течение 4 ч,
** Окисление в течение 8 ч.
Таблица 6.8. Эффективность отечественных и зарубежных
противоизносных присадок в топливе Т-7 (по данным Б. А. Энглина и [176])
Содержание при- садки, % (масс.) Износ сфер плун- жеров насоса НР-21Ф2, мм Критическая нагрузка, Н Критерий износа, %
Присадка «К»
0 1,56 215 73
0,003 1,15 280 145
0,007 0,96 340 198
0,010 Присадка ПМАМ-2 0,95 344 199
0 1,49 227 81
0,025 Сантолен С 1,07 282 141
0 1,54 198 70
0,0015 1,44 260 98
0,0028 1,26 237 104
0,0058 1,26 247 138
дивных операциях используют антиэлектростатическую присад-
ку ASA-3 (см. табл. 6.4), имеющую синергический состав ком-
плексных солей хрома и аминов.
Противодымные присадки, как правило, содержат соедине-
ния бария, железа, марганца и других элементов. Они снижа-
ют в продуктах сгорания содержание частиц углерода. Так, в
условиях модельной камеры сгорания добавление к топливу
циклопентадиенилмарганца [176] уменьшает содержание частиц
углерода в продуктах сгорания примерно на 50%. Однако ука-
занные соединения, являясь катализаторами горения (окисле-
201
ния), отрицательно влияют на антиокислительную стабильность,
топлив; кроме того, эти присадки зольные. Практического при-
менения в реактивных топливах они не нашли.
Биоцидные присадки применяют за рубежом в районах с
тропическим и субтропическим климатом, и предназначены они
для подавления деятельности микроорганизмов. Биоцидные при-
садки стерилизуют водную фазу в топливе, наличие которой
обусловливает развитие микроорганизмов. В качестве биоцидных
присадок могут применяться производные аминов, сульфат ме-
ди, перманганат калия и другие соединения. Присадка Biobor
является товарной биоцидной присадкой для реактивных топ-
лив. Биоцидным действием при содержании в водном отстое
«15% (масс.) обладает также метилцеллозольв, представляю-
щий собой противоводокристаллизационную присадку под фир-
менным индексом AL-31 [176].
6.4. КОМПЛЕКС КВАЛИФИКАЦИОННЫХ
МЕТОДОВ ИСПЫТАНИИ
РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
Комплекс квалификационных методов испытаний реактивных
топлив разработан для оценки эксплуатационных свойств об-
разцов стандартных и опытных топлив, изготовленных с вовле-
чением в переработку нефтей новых месторождений или с вне-
сением непринципиальных изменений в действующую техноло-
гию их производства, либо вырабатываемых на заводах-дубле-
рах, а также для предварительной оценки (по I этапу) экс-
плуатационных свойств опытных образцов реактивных топлив
[211]. По комплексу методов оценивают также эксплуатацион-
ные свойства зарубежных топлив для установления их эквива-
лентности отечественным маркам. Положительные результаты
испытаний по комплексу методов отечественных стандартных,
опытных топлив, изготовленных с указанными выше отклонения-
ми, и зарубежных топлив являются основанием для допуска их
к применению на авиационной технике. При испытании опытных
образцов топлив, изготовленных по новым техническим услови-
ям с применением новой технологии и новых присадок и т. п.,
положительные результаты испытаний по комплексу методов и
некоторым специальным исследовательским методам (по I эта-
пу) являются основанием для допуска их к стендовым испыта-
ниям на авиационных двигателях (II этап).
Перечень квалификационных методов испытаний реактивных
топлив с указанием оценочных показателей и норм для различ-
ных сортов топлив приведен в табл. 6.9, а краткое описание
входящих в комплекс методов дано ниже. В табл. 6.10 приведен
перечень физико-химических показателей, определяемый для
топлив на соответствие требованиям ГОСТ и комплексу квали-
фикационных методов испытания
202
Определение термоокислительной стабильности топлив в ди-
намических условиях (ГОСТ 17751—79). Стабильность, топлива
определяют на установке ДТС-1М, основными рабочими узлами
которой являются подогреватель и контрольный фильтр. Сущ-
ность метода заключается в том, что испытуемое топливо в
процессе однократной прокачки по системе трубопроводов уста-
новки нагревается до заданной температуры, окисляется раство-
ренным в топливе кислородом. Образующиеся в результате
окисления осадки и смолы отлагаются на омываемой топливом
трубке подогревателя и на фильтре, вызывая изменение цвета
трубки (оценивается в баллах) и забивку фильтра.
Стабильность топлива оценивается по изменению перепада
давления на фильтре в зависимости от длительности испытания
и интенсивности изменения цвета поверхности трубки подогре-
вателя.
Определение термоокислительной стабильности топлив в ди-
намических условиях. Испытание проводят на установке ДТС-2.
Сущность метода заключается в однократной прокачке топлива
с постоянным расходом 10± 1 л'/ч в течение 5 ч вдоль оценочной
трубки нагревателя, имеющего заданное температурное поле.
Оценивают термоокислительную стабильность топлива по
массе отложений на металлической поверхности и по темпера-
туре начала их образования. Определение проводится путем
регистрации яркости света, отраженного от поверхности оценоч-
ной трубки.
Определение термоокислительной стабильности в статичес-
ких условиях. Испытание ведут в приборе ТСРТ-2 при темпера-
туре 150°С в течение 5 ч и оценивают массу осадков и смол,
образующихся при окислении топлива. Окисление осуществляют
в герметичной металлической бомбе в присутствии катализато-
ра (медной пластинки) кислородом воздуха при объемном со-
отношении его к топдйву 3,5: 1,0 (175 мл воздуха и 50 мл топ-
лива). Образовавшиеся осадки отфильтровывают и взвешива-
ют; определяют растворимые и нерастворимые смолы (по ГОСТ
1567—56 или по ГОСТ 8489—58).
Определение стабильности при длительном хранении гидро-
очищенных топлив. Химическая стабильность определяется по
методу ЦИАМ. Прогнозирование допустимых сроков хранения
топлив, стабилизированных антиокислительными присадками,
основано на измерении скорости образования свободных ради-
калов ten о а при окислении кислородом воздуха реактивного топ-
лива, не содержащего присадку ионол, и определении по Wt ог
допустимого срока хранения этого же топлива с ионолом при
контакте его с воздухом.
По результатам измерений рассчитывают время, по истече-
нии которого в топливе остается ингибитор в таком количестве,
чтобы обеспечить стабилизацию топлива в горячих элементах
топливной системы самолета. Для ионола допустимая остаточ-
ная концентрация — 0,002% (масс.) (или 0,8-10~4 моль).
203
Таблица 6.9. Перечень квалификационных методов, оценочных показателей и норм для реактивных топлив
Метод (ГОСТ) Определяемый показатель Норма п< стандарту
т-1 ТС-1 Т-2 РТ Т-6 Т-8
Определение термоокислитель- ной стабильности топлив в ди- намических условиях (ГОСТ Время забивки контрольного фильтра до предельного перепада давления, ч, не менее 4 5 ++ — — ++
17751—79) Изменение перепада давления на контрольном фильтре за 5 ч ис- пытаний, кПа, не более 83,35 83,35 ++ 9,8 — Н—F
Цвет отложений на оценочной, трубке за время испытаний, бал- лы, не более 2 2 ++ 2 — ++
Определение термоокислитель- ной стабильности топлив в ди- Температура начала образования отложений, °C + + + + +
намических условиях на уста- новке ДТС-2 (ДТС-2М) Отложения на подогревателе, бал- лы, не более + + , + 2,0 + +
Индекс термостабильности + + + + +
Перепад давления на фильтре, МПа + + + 0,01 + +
Показатель износа + + + + + +
Определение термической ста- бильности в статических усло- виях, 5 ч прн 150 °C (ГОСТ 11802—66) Масса осадка, мг/100 мл, не бо- лее Масса растворимых смол, мг/100 мл, не более 35 18 10 6 30 6 ++ 6 ++
Масса нерастворимых смол, мг/ /100 мл, не более — — — 3 — +
Химическая стабильность по методу ЦИАМ Время, в течение которого содер- жание ионола в топливе снижа- ется до 0,002%, мин — — — + + +
Метод прогнозирования изме- нения термоокислительной ста- бильности реактивных топлив при хранении на приборе цитом Время предварительного окисле- ния топлива при 100 °C до дости- жения предельной забивки фильт- ра прибора ЦИТО-М, сут — — — ' 4- 4~ +
Определение противоизиосных свойств на лабораторном стенде с узлом трения на основе аг- регата НР-21Ф2 Износ шаров, мм, не более 3,5 3,5 ++ 3,0 3,0 + +
в условиях трения сколь- жения на приборе УПС-01 Критерий противоизиосных свойств, %, не менее , — — — 95 4-4-
на стенде СИССТ-1 с уз- лом трения шар — шайба Критическая нагрузка схватыва- ния, Н, не менее 4—F +4- 4-4- 1960 4—h ++
Определение коррозионной ак- тивности при повышенных тем- пературах (ГОСТ 18598—73) Коррозия бронзы ВБ23НЦ, г/м2, не более Коррозия меди, г/м2, не более 1,5 3,0 2,5 15 4-4- ++ 2,5 3,0 3,о 3,0 ++ ++
Определение коррозионной ак- тивности в условиях конденса- ции воды (ГОСТ 18597—73) Определение воздействия топ- лив иа резины, применяемые в топливных насосах ГТД по методу ЦИАМ Коррозия стали, г/м2, не более Коррозия бронзы ВБ23НЦ, г/м2, не более Предел прочности, кПа, не менее Относительное удлинение, %, не менее ++ ++ 83,35 100 8,0 10,0 83,35 100 ++ 4-+ 83,35 100 8,0 8,0 83,35 100 5,0 6,0 83,35 100 4—F 4-4- 83,35 100
определение влияния ре- активных топлив на певн- од старения нитрильных резин Число этапов нагрева в приборе ЦИТО-М, после которых резина работоспособна, не менее 3 3 3 3 3 3
Определение воздействия ре- активных топлив на тиоколо- вые герметики Изменение твердости, единицы ТИР, не более — — —• 10 10 —
Продолжение
Метод (ГОСТ) Определяемый показатель Норма по стандарту*
Т-1 | ТС-1 | Т-2 | РТ Т-6 Т-8
Определение содержания наф- талиновых углеводородов (ГОСТ 17749—72) Содержание нафталиновых угле- водородов, %, не более 2,5 1,5 + + 1,5 ++ <1,0
Определение содержания мик- роэлементов Содержание ванадия, кобальта, молибдена, %, не более ю-5 ю-6 10-6 10-е ю-6 IO-5
Определение содержания при- садки ионол (для топлив с антиокислительной присадкой) Индукционный период, мин, не менее — 75 75
Определение люминометриче- ского числа на приборе типа ПЛЧТ (ГОСТ 17750—72) Люминометрическое число, ие ме- нее 50 55 ++ 55 45 -|—I-
Определение характеристик го- рения на установке с модель- ной камерой сгорания Пределы устойчивого горения Масса нагара в камере сгорания, г ++ ++ 4—Н -|—I- ++ ++
на установке ВНИИ НИ 7,0 4,5 ++ 4,5 7,0 ++
Определение взаимодействии топлива с водой на У-314 (ЦИАМ) Состояние раздела фаз Эмульгируемость 220 140 ++ В ы д е р В ы д е р 140 ж и в а е т ж и в а е т 220 ++
Определение электризуемости Электрическая проводимость**, 10 10 10 10 10 10
топлив Определение давления насы- щенных паров (метод ЦИАМ— пСм/м Давление насыщенных паров, кПа при 100 °C 50—600 50—600 50—600 + 50—600 + 50—600 50—600
КИИ ГА) при 150 °C — + <40
* Знак + означает, что определение проводится организацией — головным разработчиком метода для накопления статистических данных
с целью установления браковочных норм; знак ++ — определение обязательно и проводится для накопления статистических данных.
** В числителе приведена норма «не более» для топлив, выпускаемых с применением присадки ИКБ-2 (до введения антиэлектростатической
присадки), контролируемая на месте производства топлива; в знаменателе — норма для топлив, содержащих антнэлектростатическую присадку.
Таблица 6.10. Перечень физико-химических показателей,
определяемых для реактивных топлив
Показатель Объем испытаний Методы испытаний
иа соответ- ствие ГОСТ по комп- лексу ме- тодов ква- лификаци- онных ис- пытаний
1. Плотность при 20 °C + ГОСТ 3900—47
2. Температура начала кристаллиза- ции + ГОСТ 5066—55
3. Вязкость кинематическая при 20 и —40 °C + ГОСТ 33—82
4. Вспышка, определяемая в закры- том тигле + ГОСТ 6356—75
5. Давление насыщенных паров +* Метод Метод ЭРАТ ГА ГОСТ (арбнт ЦИАМ или ГосНИИ ГА—КИИ
6. Теплота сгорания низшая + 21261—75 ражиый)
или ГОСТ 11065—
7. Фракционный состав 8. Ароматические углеводороды 9. Нафталиновые углеводороды 10. Иодное число 75 ГОСТ 2177—66 ГОСТ 6994—74 ГОСТ 17749—72 ГОСТ 2070—55
11. Сера общая 12. Сера меркаптановая 13. Сероводород ГОСТ 19121—73 ГОСТ 17323—71 ГОСТ 17323—71
14. Фактические смолы ГОСТ 1567—56 илн ГОСТ 8489 58
15. Водорастворимые кислоты и ще- + ГОСТ 6307—75 С
лочи дополнением no- п. 3.5 ТУ на топ-
ЛИБО
16. Мыла нафтеновых кислот + ГОСТ 21103—75
17. Микроэлементы металлов + Метод ВНИИ НИ
18. Антиоксиданты в топливе + Метод ЦИАМ ВНИИ НП И
19. Прогнозирование изменения со- + Метод ЦИАМ ВНИИ НП и
держания антиоксидантов ' в ливе при хранении топ-
Метод ЦИАМ
20. Присадка ионол +
21. Зольность + . ГОСТ, 1461—75
22. Механические примеси и вода + ГОСТ 10557—78.
ГОСТ 19820—74
23. Термическая стабильность в ста- + + ГОСТ <11802—66
тических условиях иа приборе
ТСРТ-2
24. Прогнозирование изменения тер- + ЦИАМ
моокислительной стабильности
топлив при хранении
25. Термическая стабильность в ди- + + ГОСТ 17751—79
намических условиях на установ-
ке ДТС-1М
Продолжение
Показатель Объем испытаний Методы испытаний
на соответ- ствие ГОСТ по комп- лексу ме- тодов ква- лификаци- онных ис- пытаний
26. Противоизносные свойства в ус-
ловиях трения качения с про-
скальзыванием на приборе ПСТ-2
27. Противоизносные свойства в ус-
ловиях тоения скольжения на
приборе УПС-01 или на стенде
СИССТ-1
28. Противоизносные свойства на
стенде с использованием агрега-
та НР-21Ф2
29. Кислотность
30. Медная пластинка при 100 °C в
течение 3 ч
31. Коррозионная активность по от-
ношению к металлам при повы-
шенных температурах
32. Коррозионная активность по от-
ношению к металлам в услови-
ях конденсации воды
33. Совместимость с иитрильными
резинами
34. Совместимость с тиоколовыми
герметиками
35. Взаимодействие топлива с водой
36. Высота некоптящего пламени
37. Люминометрическое число
38. Характеристики сгорания, оцени-
ваемые на однокамерной уста-
новке
39. Электризуемость
+ ЦИАМ
+ Метод КИИ ГА—•
ГосНИИ ГА
+ Метод ВНИИ НП
+ ГОСТ 5985—79
+ ГОСТ 6321—69
+ ГОСТ 18598—73
+ ГОСТ 18597—73
+ Метод ЦИАМ—
НИИРП
+ Метод ЦИАМ
+ + Метод ВНИИ НП
ГОСТ 4338—74
+ ГОСТ 17750—72
+ Установка ЦИАМ
+ + Метод ВНИИ НП
* Только для топлив Т-2 и Т-8.
* * Только для топлива РТ.
Метод прогнозирования изменения термоокислительной ста-
бильности реактивных топлив при хранении основан на непре-
рывном окислении испытуемого топлива. Испытание проводят
с помощью прибора ЦИТО-М при температуре 100 °C в герме-
тично закрытых стеклянных бутылях емкостью 0,5 л; объем топ-
лива в бутыли по отношению к объему воздуха составляет 4:1.
Устанавливают время достижения предельного значения термо-
окислительной стабильности по результатам испытаний на при-
боре ЦИТО-М периодически отбираемых проб.
Прогнозирование термоокислительной стабильности топлив
при хранении оценивают по времени т предварительного окисле-
ния топлива в термостате до достижения заданной скорости за-
208
бивки пор контрольного фильтра на приборе ЦИТО-М. Указан-
ное время находят из графика, по оси ординат которого наносят
значения результатов определения термоокислительной стабиль-
ности проб топлива в приборе ЦИТО-М, а по оси абсцисс —
время выдержки соответствующей пробы в термостате. Метод
предназначается для прогнозирования изменения термоокисли-
тельной стабильности реактивных топлив всех марок.
Определение противоизносных свойств. Оценку топлив по
противопзносным свойствам проводят на лабораторном стенде
с узлом трения на основе агрегата НР-21Ф2, на приборах
УПС-01, ПСТ-2 и на стенде СИССТ-1.
Испытания на лабораторном стенде заключаются в одно-
кратной прокачке через контрольный узел трения 50 л топлива,
подогретого до 50 °C, в течение 5 ч. В специально выточенных
гнездах плунжеров агрегата устанавливают съемные шары ди-
аметром 12,7 мм из стали ШХ-15, контактирующие с наклонной
шайбой из стали ЭИ-347. После каждого испытания шары про-
ворачивают так, чтобы исключить повторный контакт изношен-
ной сферы. Противоизносные свойства оценивают по средней
величине диаметров пятен износа контрольных шаров. Метод
позволяет прогнозировать возможные величины износа плунже-
ров в среде данного топлива в реальных условиях.
Испытания в условиях трения скольжения на приборе
УПС-01 проводят на паре трения шар — шайба при скорости
скольжения 1,18 м/с и температуре топлива 60°С в течение
30 мин. Противоизносные свойства оценивают обобщенным по-
казателем К, для подсчета которого требуется определить ха-
рактеристики топлива как смазывающей среды: величину изно-
са элементов пары трения в условиях испытания (по среднему
диаметру пятен износа на шарах) и предельное значение осе-
вой нагрузки на пару трения, при которой развивается процесс
' схватывания. Показатель К характеризует противоизносные
свойства топлива относительно пентадиена, принятого в качест-
ве эталона. Пара трения представляет собой плоский диск и за-
крепленные в обойме три шара диаметром 25,4 мм; все детали
выполнены из стали ШХ-15. Критическая нагрузка, при которой
происходит схватывание пары трения, определяется по резуль-
татам пяти определений.
Испытания в условиях трения скольжения на стенде
СИССТ-1, как и на приборе УПС-01, также проводят на паре
трения шар — шайба. Различие состоит в режимах испытания
и материалах шаров и шайбы. Противоизносные свойства топ-
лив оценивают по величине среднего диаметра пятна износа,
полученного на шарах из стали ХВГ в результате трения о шай-
бу из стали ШХ-15 при скорости скольжения 0,36 м/с и темпе-
ратуре топлива 20 °C. Противозадирные свойства топлив опреде-
ляют по величине критической нагрузки схватывания шаров из
стали Х12М и шайбы из стали ЭИ-347 при тех же скорости
скольжения 0,36 м/с и температуре топлива 20 °C.
14—900
209
Определение коррозионной активности при повышенных тем-
пературах. Оценку топлив проводят по изменению массы поме-
щенных в топливо пластинок из электролитической меди и брон-
зы ВБ23НЦ и по массе отложений, образовавшихся на пластин-
ках в течение 25 ч при 120 или 150 °C (в зависимости от тех-
нических требований на испытуемое топливо). Испытания осу-
ществляют в специальных реакционных сосудах из термостойко-
го стекла, устанавливаемых в термостате.
Определение коррозионной активности в условиях конденса-
ции воды. Оценку топлив проводят по потере массы пластинок
из стали Ст 3 и бронзы ВБ23НЦ; испытание проводят в стек-
лянных приборах при температуре 98 °C в течение 4 ч.
Определение воздействия топлив на резины. Оценку топлив
на совместимость с резинотехническими изделиями проводят по
методу ЦИАМ. и на приборе ЦИТО-М.
Метод определения воздействия топлив на резины по методу
ЦИАМ заключается в двустадийной обработке образцов рези-
ны в приборе статического окисления (ОТСУ) цетаном при
150 °C и топливом при 140 °C в течение 4 ч. На первой стадии
в отсутствие кислорода воздуха из резин экстрагируются анти-
окислители. На второй стадии кислородом воздуха окисляются
топливо и резина. Определяющим фактором отверждения резин
является взаимодействие макромолекул резины с активными
продуктами окисления топлив — радикалами, образующимися в
результате распада гидропероксидов. Оценка воздействия топ-
лив на резину проводится по значениям сопротивления разры-
ву и относительного удлинения образцов.
Определение влияния топлив на период старения нитриль-
ных резин проводится в приборе ЦИТО-М при температуре
135 °C в течение установленного (в зависимости от агрессивно-
сти топлива) времени с заменой топлива после каждого трех-
часового этапа. Влияние топлива оценивают по времени дости-
жения предельных значений прочности и относительного удли-
нения резины, составляющих 50% их начального значения.
Определение воздействия реактивных топлив на тиокольные
герметики. Агрессивность реактивных топлив по отношению
к тиокольным герметикам определяется в приборе статического
окисления (ОТСУ) при 130 °C в течение 4 ч. Сущность метода
заключается в определении стойкости герметика к окисляюще-
муся топливу и главным образом к активным продуктам его
окисления — радикалам, образующимся в результате распада
гидропероксидов. Она оценивается по изменению твердости об-
разцов герметика, прошедших испытание.
Определение содержания нафталиновых углеводородов. Ме-
тод основан на поглощении нафталиновыми углеводородами
ультрафиолетового излучения в области 285 нм, которое в де-
сятки раз выше интенсивности поглощения углеводородами ря-
да бензола. Определение проводят на основании данных изме-
рения коэффициента поглощения нафталиновых углеводородов
210
по спектрам индивидуальных углеводородов и модельных сме-
сей.
Определение содержания микроэлементов в топливах. Со-
держание микроэлементов (ванадия, кобальта, молибдена) в
топливах определяют атомно-абсорбционным методом. Метод
основан на измерении величины резонансного поглощения ана-
литических линий определяемых элементов в атомных спект-
рах анализируемых топлив по эталонным растворам. Указанные
микроэлементы являются коррозионно-агрессивными в продук-
тах сгорания топлив к материалам деталей горячего тракта
ГТД.
Определение содержания присадки ионол. Метод заключает-
ся в окислении испытуемого топлива кислородом воздуха в при-
сутствии инициатора окисления при температуре 120 °C, изме-
рении периода индукции окисления по накоплению гидроперок-
сидов и определении концентрации ионола по калибровочному
графику, построенному в координатах: период индукции — кон-
центрация ионола.
Определение люминометрического числа (числа излучения).
Испытания проводят на приборе типа ПЛЧТ. Люминометричес-
кое число — показатель, определяемый по температуре газов в
фитильной лампе при сжигании испытуемого топлива в сравне-
нии с температурами газов при сжигании эталонных топлив
(изооктана и тетралина). Число излучения пламени изооктана
принято за 100 единиц, а тетралина — за 0.
Фитильная лампа (по ГОСТ 4338—74). Лампа имеет три ре-
зервуара (для тетралина, изооктана и испытуемого топлива),
горелку с направляющей для фитиля, корпус и вытяжную тру-
бу. На задней стенке корпуса лампы укреплена мерная линейка.
Определение характеристик горения. Оценка характеристик
горения основана на сравнении оценочных показателей топлив,
полученных при работе модельной камеры сгорания на испытуе-
мом и эталонном топливах.
Оценочными показателями являются: полнота сгорания, пре-
делы устойчивого горения, отложение нагара.
Определение взаимодействия топлива с водой. По этому ме-
тоду определяют наличие в испытуемом топливе загрязнений и
прежде всего поверхностно-активных веществ. Метод заклю-
чается в контактировании образца топлива с дистиллированной
водой или буферным раствором фосфата с последующей оцен-
кой состояния фаз топливо — вода. Четкое разделение водно-
топливной эмульсии после отстоя свидетельствует об отсутствии
указанных веществ.
Определение электризуемости топлив. Это свойство топлива
может характеризоваться их электрической проводимостью, ко-
торую определяют в лабораторных условиях.
Определение давления насыщенных паров реактивных топ-
лив. Определение проводят по методу ЦИАМ — КИИ ГА при
температурах до 300 °C и давлениях до 2,5 МПа на автомати-
14*
211
ческом сильфонном приборе. Прибор снабжен автоматизиро-
ванной системой измерения при заданных температурах давле-
ния насыщенных паров испытуемого топлива; она работает по
принципу нулевой компенсации. Испытуемый образец топлива
в количестве 60 мл заливают в предварительно вакууммирован-
ную емкость — цилиндр — и термостатируют. Давление паров
топлива в рабочем цилиндре, действующее на разделительный
сильфон, компенсируется измеряемым равным противодавлением
воздуха или азота, поступающего во внутреннюю полость силь-
фона.
6.5. ПОРЯДОК контроля качества,
ХРАНЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ТОПЛИВ
НА АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКЕ
Контроль качества реактивных топлив при приеме, хранении и
выдаче на заправку летательного аппарата или для проведе-
ния стендовых испытаний проводят с целью обеспечения надеж-
ной работы авиационной техники и исключения возможности
применения некондиционных или не предназначенных для ис-
пользования на конкретной технике топлив. Проводимые лабо-.
раториями анализы топлив разделяют на приемные, контроль-
ные и полные. Перечень показателей для указанных анализов
приведен в табл. 6.11.
Приемный анализ (входной контроль) осуществляют при
приеме топлив из железнодорожных цистерн или емкостей тан-
керов на склад предприятия с целью определения соответствия
марки, указанной в паспорте отправителя.
Контрольный (заводской) анализ проводят при выдаче топ-
лива текущего расхода для проведения стендовых испытаний
или при выдаче топлива на заправку летательного аппарата,
а также после длительного хранения топлива в баках летатель-
ного аппарата и слива его из баков.
Полный анализ проводят при поступлении опытных топлив
для проведения стендовых или летных испытаний, при получе- -
нии топлив после длительного хранения на базах Госрезерва
и на складах предприятий по истечении сроков хранения.
При длительном хранении топлива контрольный анализ де-
лают через 6 мес, полный — один раз в год. Но для проведения
стендовых испытаний и при заправке летательного аппарата
топливо должно иметь паспорт с указанием срока проведения
полного анализа не более 6 мес и контрольного не более 3 мес.
При получении топлива без паспорта, а также при обнаружении
в нем воды, механических примесей составляется соответствую-
щий акт, являющийся основанием для предъявления поставщику
претензий.
Отбор проб топлива для проверки его качества проводится в
строгом соответствии с ГОСТ 2517—69 и оформляется актом.
212
Таблица 6.11. Анализы, проводимые при приеме, хранении и отгрузке
авиационных горюче-смазочных материалов
Перечень показателей качества при анализе
приемном (до слива из железнодорож- ных цистерн) контрольном полном
1. Плотность 2. Цвет и про- зрачность 3. Содержание ме- ханических при- месей и воды в дониой пробе (визуально) Топлива для реактивных 1. Плотность 2. Фракционный состав 3. Содержание механи- ческих примесей и воды (качественно) 4. Содержание водорас- творимых кислот и щелочей 5. Кислотность 6. Содержание жидкости «И», ТГФ, «И-М» или ТГФ-М (после введе- ния) двигателей 1. Плотность 2. Фракционный состав 3. Содержание фактических смол 4. Содержание механических примесей и воды 5. Вязкость при 20°С 6. Содержание водораствори- мых кислот и щелочей 7. Кислотность 8. Температура вспышки 9. Испытание на медиой пла- стинке 10. Термоокислительиая ста- бильность в статических условиях 11. Содержание меркаптаиовой серы (для ТС-1) 12. Содержание ароматических углеводородов 13. Температура начала крис- таллизации
Антиводокристаллизационные присадки:
жидкости «И», «И-М», ТГФ и ТГФ-М
1. Плотность
2. Внешний вид
3. Растворимость
в топливе
4. Взаимодействие
с водой
1. Плотность
2. Внешний вид
3. Содержание воды
4. Показатель преломле-
ния
1. Плотность
2. Внешний вид
3. Содержание воды
4. Показатель преломления
Пробы обязательно снабжаются этикеткой и перевозятся в
стандартной упаковке УП-2.
При сливе топлива из баков летательных аппаратов или
топливозаправщиков в складские резервуары топливо допуска-
ется к расходованию только после отстоя и проведения конт-
рольного анализа. Выдача некондиционных топлив для исполь-
зования по прямому назначению запрещается.
Чистота реактивных топлив обеспечивается комплексом ме-
роприятий.
В резервуары аэродромных складов топливо следует сливать
с обязательным фильтрованием через фильтр типа ФГН и ФГТ
213
Таблица 6.12, Характеристика фильтров, фильтропакетов, фильтрующих
Показатели ТФ-1М ТФ4-35 39CK ТФ4-35 зэк ТФ4-150-200СК ТФ4-150-200К ТФ4-16СК
Пропускная спо- собность, м3 15 15 30 30 45
Тонкость фильтро- вания, мкм Рабочее давление, МПа Перепад давления на фильтре, МПа 15—20 15—20 15—20 15—20 15—20
0,2 0,2 0,4 0,4 0,4
с новым филь- троэлемеитом 0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04
максималь- но-допусти- мый 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Фильтрующий ма- териал Фильтр- сванбой с капроном Капрон Фильтр- сванбой с капроном Капрон Фильтр- сванбой с капроном
Примерный ресурс работы фильтро- .элемеитов до за- мены или промыв- ки, м3 топлива 250 250 350 350 450
(табл. 6.12). После слива должен быть обеспечен необходимый
отстой топлива. Время отстоя исчисляется из расчета скорости
осаждения механических примесей и воды — 0,3 м высоты слоя
топлива в час.
На аэродромных складах и в системах централизованной
заправки топливом должны быть группы расходных резервуа-
ров с антикоррозионным покрытием, заполняемых отстоенным
топливом и снабженных фильтрами ФГН и ФГТ. Расходные
резервуары должны быть оборудованы плавающими топливоза-
борными устройствами и воздушными фильтрами на дыхатель-
ных клапанах.
6.6. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ
ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ
РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
Расширение сети международных авиалиний Аэрофлота и по-
ставок советской авиационной техники за рубеж способствует
увеличению ассортимента и объема зарубежных реактивных
топлив, применяемых на авиационной технике советского произ-
водства. Для принятия решения о допуске к применению на
конкретном отечественном летательном аппарате той или иной
марки зарубежного реактивного топлива необходимо установить
ее эквивалентность соответствующей марке отечественного топ-
214
чехлов и фильтров-сепараторов
ТФ4-16К 8Д2966 063 8Д2966 700 опыт- ный ФЭП-10 ФГН-30 (ЗОИ) ФГН-60 (60М) ФГН-120 (120М) Фильтры-се- параторы СТ-500-2 (3)
45 30 60 . 60 30 60 120 30
15—20 5—8 3-5 5—7 15—20 15—20 15—20 20—40
0,4 0,4 0,4 До 1,6 0,8 0,8 1,6 0,5
0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04 0,02—0,04 0,05 0,05 0,05 0,03
1,5 1,5 1,5 3 1,5 1,5 1,5 1,5
Капрой Бумага АФБ-1К и бумага АФБ-5 Бумага АФБ-5 и бумага АФБ-3 Фторо- пласт н М£ еткаиы терна/ й Фильтр- сваибой, смесь воло* кои хлопка и капрона
450 2500 200 400 800
лива, применяющегося на данном летательном аппарате, т. е.
определить взаимозаменяемость отечественных и зарубежных
топлив.
Сводные данные по установлению взаимозаменяемости оте-
чественных и зарубежных марок реактивных топлив представ-
лены в табл. 6.13. Таблица составлена на основании результа-
тов испытаний зарубежных образцов реактивных топлив, анали-.
за и обобщения опыта эксплуатации советской авиационной
техники на зарубежных марках топлив, изучения спецификаций
и других технических документов на зарубежные топлива. Таб-
лица состоит из трех разделов. В первом приведены зарубеж-
ные марки топлив, полностью взаимозаменяемые с соответст-
вующими отечественными марками. Во втором и третьем разде-
лах даны марки топлив с ограничениями по ресурсу топливо-
регулирующей аппаратуры (ТРА) из-за низких противоизнос-
ных свойств зарубежных марок топлив (второй раздел) и повы-
шенной агрессивности к резинам из нитрильных каучуков (тре-
тий раздел). Обычно на начальном этапе эксплуатации отечест-
венной авиационной техники на таких марках зарубежных топ-
лив ресурс качающих узлов топливных агрегатов ограничивает-
ся 30% установленного. В дальнейшем это ограничение уточ-
няется по опыту эксплуатации и для некоторых, как правило,
нетеплонапряженных двигателей может быть снято.
Подача топлива на заправку летательных аппаратов из от-
стойных резервуаров запрещается.
215
Таблица 6.13. Топлива для авиационных газотурбинных двигателей
’Марка топ- Зарубежные топлива
марка спецификация символ НАТО (индекс СЭВ) фирма, страна
.лива СССР, ГОСТ
I. Зарубежные топлива, допущенные к применению наравне с отечественными
Т-1, ТС-1 Jp-l MIL-F-5616C США
гост Jet A-l DERD 2494 F-A35 Air Total,
10227—62 Франция
Jet A-l DERD 2494 —n Алжир
TFC-1 D-2-3 —. Куба
Т-1 STAS 5639 (Т-100) Румыния
JeA A-l STAS 3754-73 (T-l 01) То же
T-l, TC-1 БДС 5075-71 (Т-100, Т-101) Болгария
TS-1 GOST 10227-62 (Т-101) ГДР
PSM-2 PN-72/C-96026 (Т-101) Польша
PL-6 PND 25-005-76 (Т-104) Чехословакия
РТ ГОСТ 16564—71 PL-6 PND 25-005-76 (Т-104) То же
II. Зарубежные топлива, допущенные к применению с ограничением
ресурса TPA из-за низких противоизносных свойств
Т-1, ТС-1 Jet A-l DERD 2494 F-35 Shell, Велико-
гост бритаиия
1,0227—62 Jp-5 DERD 2498 F-44 США
AVCAT DERD 2498 F-44 США
ATK DERD 2494 — Ирак
Тн2 Jp-4 MIL-T-5624 F-40 США
ГОСТ Jp-4 DE RD 2454 F-40 British Petrole-
10227—62 urn, Великобри- тания
Jet В DERD 2486 — То же
Jet, В ASTM D 1655-75 — США
III. Зарубежные топлива, допущенные к применению с ограничением
ресурса ТРА из-за повышенной агрессивности к уплотнительным резинам
Т-1, ТС-1 АТ К DERD 2494 — Ирак
ГОСТ, Turbo А-1 DERD 2494 Petro Peru, Перу
10227—62 Jet А-1 DERD 2494 Народная Де- мократическая Республика Йемен (НДРИ)
РТ ГОСТ АТК Turbo А-1 DERD 2494 DERD 2494 — Ирак Petro Peru, Перу
16564—71 Jet А-1 DERD 2494 — НДРЙ
Jet А-1 Jet А-1 Jet А-1 Jet А-1 Jet А Jp-5 DERD 2494 DERD 2494 DERD 2494 DERD 2494 ASTM D 1655—75 DERD 2498 F-35 F-44 Mobil Oil, Ве- ликобритания Ангола Ливия Малагасийская Республика Exxon, США Shell, Велико- британия
Avcat DERD 2498 F-44 Britich Petrole- um, Великобри- тания
216
Заполнение цистерн топливозаправщиков, автоцистерн и за-
правка летательных аппаратов должны проводиться закрытыми
способами через фильтры типа 8Д2.966.063 (ТФБ), обеспечи-
вающие тонкость фильтрования 5—8 мкм, и через фильтры-се-
параторы СТ-500-2 (3) или СТ-2500. При заправке летательных
аппаратов необходимо очищать топлива от свободной воды че-
рез фильтры-сепараторы СТ-500-2 и от механических примесей
двойным фильтрованием, обеспечивая удаление частиц размером
больше 5—7 мкм. При достижении предельных значений пере-
пада давления на фильтрах ТФ-2М. и ФГН (см. табл. 6.12)
фильтрующие элементы заменяют.
Новые сорта реактивных топлив допускаются к применению
решением Государственной междуведомственной комиссии по
испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей
при Госстандарте СССР на основании положительных резуль-
татов испытаний опытных образцов. Зарубежные топлива на
конкретных типах авиационной техники применяют в соответ-
ствии с утвержденным этой же комиссией «Перечнем зарубеж-
ных горюче-смазочных материалов, допущенных к применению
на советской авиатехнике».
Выбор и порядок назначения реактивных топлив к примене-
нию на авиационной технике устанавливают в соответствии с
ГОСТ 18241—72, ГОСТ 19461—74 и ОСТ 100397—80.
ЛИТЕРАТУРА
1. Паушкин Я. М. Химический состав и свойства реактивных топлив. М.,
Изд-во АН СССР, 1958. 376 с.
2. Паушкин Я. М. Химия реактивных топлив. М., Изд-во АН СССР, 1962.
436 с.
3. Саблина 3. А. Состав и химическая стабильность моторных топлив. М.,
Химия, 1972. 279 с. ;
4. Зрелое В. Н., Пискунов В. А. Реактивные двигатели и топлива. М., Ма-
шиностроение, 1968. 311 с.
5. Энглин Б. А. и др. — В ки.: Моторные, реактивные и котельные топлива.
Труды ВНИИ НП, 1977, вып. 20, с. 3—27.
6. Combustion properties of kerosine type jet fuels. Report by Method Eva-
luation Subcommittee. ST—L, Just Petrol, 1969, v. 55, N 545, p. 5520—
5527.
7. Чертков Я- Б., Спиркин В. Г. Применение реактивных топлив в авиации.
М., Транспорт, 1974. 160 с.
8. Чертков Я- Б., Спиркин В. Г. Сернистые и кислородсодержащие соедине-
ния нефтяных дистиллятов. М., Химия, 1971. 107 С.
9. Чертков Я- Б-—Химия и технология топлив и масел, 1976, № 3, с. 11—
13.
10. Химия нефти и газа/Под ред. В. А. Проскурина. Л., Химия, 1981. 359 с.
11. Чертков Я- Б., Большаков Г. Ф., Гулин Е. И. Топлива для реактивных
двигателей. М., Недра, 1964. 226 с.
12. Ковалев Г. И. и др. — Нефтехимия, 1981, т. 21, №5, с. 718—719.
13. Кошкай А. М. и др. — Нефтехимия, 1982, т. 22, №4, с. 497—499.
14. Лобанова Г. А. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1976, № 12,
с. 3—5.
15. Ивченко Е. Г., Севостьянов Т. В. Сернистые и выоокосернистые нефти
Баш. АССР. М., Гостоптехиздат, 1963. 319 с.
217.
16. Литвинов А. А. Основы применения реактивных топлив в гражданской
авиации. М., Транспорт, 1983. 145 с.
17. Большаков Г. Ф., Глебовская Е. А. Гетероорганические соединения реак-
тивных топлив. Л., Изд-во ГНТИ нефтяной и горно-топливной литерату-
ры, 1962. 220 с.
18. Чертков Л- Б. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1976, № 2,
с. 53—58,
19. Химия сероорганических соединений, содержащихся в нефтях и иефтепро-
дуктах/Под ред. Р. Д. Оболенцева. М., Изд-во АН СССР, т. 2, 1959.
376 с.
20. Чертков Я- Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и
дизельные топлива. М., Химия, 1968. 335 с.
21. Чертков Я- Б. Неуглеводородные соединения в нефтепродуктах. М., Хи-
мия, 1964. 228 с.
22. Сергиенко С. Р. Высокомолекулярные соединения нефтей. М., Химия,
1964. 541 с.
23. Чертков Я. Б., Колобов Р. Н. — Химия и технология топлив и масел,
1974, № 7, с. 50—59.
24. Ефремова А. И., Шошунова А. М., Вольф М. Б. Химия серу- и азотсодер-
жащих соединений в нефтях и нефтепродуктах/Под ред. Р. Д. Оболен-
цева. М., Гостоптехиздат, 1960. 211 с.
25. Иванов А. И. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1979. № 6,
с. 6—9.
26. Энглин Б. А., Маринченко И. И., Борисова С. М. — Химия и технология
топлив и масел, 1970, № 4, с. 53—55.
27. 'Чертков Я. Б., Зрелое В. И.— ЖПХ, 1955, т. 28, № 12, с. 1332—1335.
28. Саблина 3. А., Гуреев А. А.—Химия н технология топлив и масел, 1960,
№ 7, с. 33—38.
29. Энглин Б. А. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1974, № 2,
с. 44—47.
30. Шампанья А., Вернье Ш., Лен Б., Филоза Ж. — Нефтехимия, 1963, т. 3,
№ 5, с. 799—810.
31. Энглин Б. А., Туголуков В. М. — Химия и технология топлив и масел,
1960, № 3, с. 45—49.
32. Johnson С. К.-, Finn D. F., Nixon А. С. — Jnd. Eng. Chem., 1954, v. 46,
N 10, p. 2166—2169.
33. Энглин Б. А. Применение жидких топлив при низких температурах. М.,
Химия, 1980. 167 с.
34. Карпов Н. В. и др. — В кн.: Эксплуатационные свойства авиационных
ГСМ и технических жидкостей, применяемых в гражданской авиации.
Киев, Изд-во КНИГА, 1975, вып. 1, с. 62—68.
35. Еремина Б. Г. Растворимость одноатомных газов и азота. Л., Изд-во
ЛГУ, 1950, 119 с.
36. Szebeneey V. С. — J. Appl. Phys, 1951, v. 22, р. 627.
37. Дерри Л., Ивенс И., Фалкнер Б., Докелфе Е. — Вопросы ракетной техни-
ки, 1953, вып. 3, с. 56—59.
38. Логвинюк В. П. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1970, № 5,
с. 27—31.
39. Smit G. — Corrosion, 1957, v. 13, N 7, p. 811—828.
40. Paulson P. — I.R.A.S., 1959, v. 63, N 586, p. 5678—5686.
-.41. Хицман Д., Линнард P. Качество моторных и реактивных топлив, масел
и присадок/Под ред. К. К. Папок и А. Б. Виппера. М., Химия, 1970.
299 с.
-42. Химия и переработка нефти и газа. Экспресс-информация. М„ Изд-во
ВИНИТИ, 1969, № 11, 38 с.
43. Tripathi Brajendra— Nath. J. Sei. Indust. Res., 1963, v. 23, N 9, p. 1079—
1092.
•44. SAE Journal, 1963, v. 71, N 4, p. 470—500.
45. Allen F. G. — J. Inst. Petrol., 1945, v. 31, N 253, p. 1102—1112.
46. Me. Gregor J. M. — Mater Protect, 1963, v. 2, N 6, p. 710—740.
47. Krinizky D. A. — Naval Research, 1964, v. 17, N 2, p. 285—315.
2Г8
48. Lu В. C. — Jnd. Chem. Eng., 1959, v. 66, N 9, p. 1137—1140.
49. Абросимов В. Ф. и др. Методы расчета теплофизических свойств газов
и жидкостей. ВНИПИнефть, Термодинамический центр В/О Нефтехим,
М„ Химия, 1974. 241 с.
50. Бретимайдер С. Свойства газов и жидкостей (инженерные методы расче-
та). М. — Л., Химия, 1966. 535 с.
51. Столяров Е. А., Орлова Н. Г. Расчет физико-химических свойств жидко-
стей. М., Химия, 1976. 112 с.
52. Pitzer К. 3. е. a. — i. Am. Chem. Soc., 1955, v. 77, N 34, p. 3427, 3433,
3439.
53. Technical Data book—Petroleum Refining. 2nd. ed., Washington, API,
1970. 389 p.
54. Резников M. E. Топлива и смазочные материалы для летательных аппара-
тов. М., Воениздат, 1973. 231 с.
55. Pitzer К. S., Carl R. F.—J. Am. Chem. Soc., 1957, v. 79, N 19, p. 2369—
2384.
56. Kay W. B.— Jnd. Eng. Chem., 1935, v. 28, p. 110—140.
57. Newton R. H. — Jnd. Eng. Chem., 1935, v. 27, p. 302—308.
58. Дубовкин H. Ф., Тарарышкин M. E„ Абашина Л. Д. — Химия и техно-
логия топлив и масел, 1981, № 4, с. 15—18.
59. Дубовкин Н. Ф., Маланичева В. Г., Кузнецова М. Н. — Химия и техно-
логия топлив и масел, 1969, № 12, с. 55—57.
60. Дубовкин Н. Ф. Теплофизические свойства углеводородных топлив и их
продуктов сгорания. Справочник. М. — Л., Госэиергоиздат, 1962. 288 с.
61. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Пер. с англ./Под ред.
В. Б. Когана. Л., Химия, 1982. 591 с.
62. Моторные топлива, масла и жидкости./Под ред. проф. К. К. Папок и
Е. Г. Семеиидо. М., Гостоптехиздат, 1957, т. 1, 512 с.
63. Михеев М. А. Основы теплопередачи. М., Госэиергоиздат, 1973, 319 с.
64. Предводителев А. С. — ЖФХ, 1948, т. 22, вып. 3, с. 323—343.
65. Варгафтик И. Б. и др. Теплопроводность газов и жидкостей. М., Стан-
дарты, 1970. 156 с.
66. Загорученко В. А., Журавлев А. М. Теплофизические свойства газообраз-
ного и жидкого метаиа, М., Стандарты, 1969. 236 с.
67. Lenoir J. М.— Petroleum Refiner, 1957, v. 36, N 8, p. 1010—1032.
68. Цедерберг И. В. Теплопроводность газов и жидкостей. М. — Л., Госэнер-
гоиздат, 1963. 408 с.
69. Филиппов Л. П., Новоселова Н. С. — Вестиик МГУ, 1955, т. 10, №3,
с. 37—41.
70. Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и
газообразном состоянии. Сб. статей/Под ред. проф. Н. Б. Варгафтика.
М., Обороигиз, 1961, вып. 132, 160 с.
71. Lehman Н. — Chem. Techn, 1957, N 9, р. 1138—1150.
72. Цедерберг Н. В. — Теплоэнергетика, 1957, т. 4, № 1, с. 45—48.
73. Stied L. L, Thodos G. — AIChE J., 1964, v. 10, p. 1201—1233.
74. Andrussov L. — J. Am. Soc. Meeh. Eng., 1962, N 1, p. 124—126.
75. Gamson B. W. — Chem. Eng. Progr., 1949, v. 45, p. 154—168.
76. Owens E. J., Jhodos G. — J. Ann. Just. Chem. Eng., 1960, v. 6, p. 676.
77. Чертков Я. Б., Климов К. И., Зрелое В. Н.—ЖОХ, 1956, т. 30, вып. 11,
с. 2429—2432.
78. Морозов Г. А. Применение топлив и масел в дизелях. М., Недра, 1964.
330 с.
79. Василевская Ю. Д. — Известия ВУЗ’ов. Нефть и газ, 1962, № 1, с. 18—
21.
80. Дубовкин Н. Ф., Смирнова Л. Н. — Химия и технология топлив и масел,
1980, № 4, с. 29—31.
81. Gilliland Е. R. — Jnd. Eng. Chem., 1934, v. 26, N 6, p. 800—850.
82. Соловьев A. H., Благовистная В. И. — Химия и технология топлив и ма-
сел, 1977, № 3, с. 53—55.
83. Мамедов Н. А.— В кн.: Теплофизические свойства жидкостей/Под ред.
А. 3. Голика, М., Наука, 1976. 164 с. <
219
84. Сницеров Ю. В., Присяжный С. В., Сабайтис Ю. И. —В кн.: Эксплуата-
ционные свойства топлив. Труды конференции. Киев, Изд-во КНИГА,
1972, вып. 3, ч. 2, с. 49—52.
85. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей. М., Стандар-
ты, 1972. 412 с.
86. Эме Ф. Диэлектрические измерения' для количественного анализа и для
определения химической структуры. М., Химия, 1967. 233 с.
87. Клугман И. Ю. Диэлектрическая проницаемость эмульсий типа вода —
масло. Саратов, Изд-во КБ нефтяной и газовой промышленности, 1971,
88. Пат.С'зО13868, 1961 (США).
89. CRS Study Yields new aircraft fuel conductivity data — SAE, 1963, v. 71,
N 1, p. 150—172.
90. Панченков I\ M., Малышев В. В., Горелова В. Н. — Химия н технология
топлив и масел, 1978, № 1, с. 47—50.
91. Рагозин Н. А., Ронжина Н. Ф. — Химия и технология топлив н масел,
1959, № 6, с. 56—60.
92. Взрывоопасность электрических разрядов и фрикционных искр/Под ред.
В. С. Кравченко, В. А. Бондарь. М„ Недра, 1976, с. 189.
• ’ 93. Klinkenberg A. Electrostatic in the Petroleum Industry, Amsterdam — Lon-
don. N.-Y., 1958, 218 p.
‘94. Gardner L. — J. Canad Aeronaut and. Space J., 1964, v. 10, N 7, Canadian
Aeronautics and Spase Institute, Ottawa, Ont., Canada ISSN 0008—2821,
p. 810—815.
95. Рагозин H. А. Реактивные топлива, M., Изд-во ГНТИ нефтяной и горно-
топливной литературы, 1963. 162 с.
96. Вишнякова Т. П. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1980,
№ 7, с. 33—38.
97. Клюйко И. Г. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1977, Ns 4,
с. 30—37.
98. Jessup R. S„ Cogliano J. А. — ASTM Bull., 1954, v. 201, N 10, p. 1025—
1041.
99. Hollinghurst R.— J. Inst. Petrol., 1963, v. 49, N 471, p. 1891—1906.
100. Равич M. Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. М., Изд-во
АН СССР, 1955. 219 с.
101. Равич М. Б. Топливо и эффективность его использования, М., Наука,
1971. 357 с.
102. Равич М. Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов, М., Нау-
ка, 1966. 415 с.
103. Ewan W. S. — Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, N 12, p. 1340—1381.
104. Clingman W. H., Brokaw R. S., Pease R. N. Burning Velocities of Methane
with Nitrogen-Oxygen, Argon-Oxygen Mixtures, Fourth Symposium on
Combustion. Baltimore, Pergamon Press, 1953. 313 p.
105. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. Пер. с аигл./Под
ред. К. И. Щелкина и А. А. Борисова, М., Мир, 1968. 592 с.
106. Tanford С., Pease R. — Chem. Phys., 1947, v. 15, N 7, p. 920—1100.
107. Головина E. С., Федоров Г. Г. — В ки.: Исследование процессов горе-
ния/Под ред. Л. Н. Хитрииа. М., Изд-во АН СССР, 1958, 125 с.
108. Лизон Д.— Вопросы ракетной техники, 1952, вып. 5, с. 69—78.
109. Семенов Н. Н.—Известия АН СССР. Сер. ОТН, 1953, № 5, с. 708—
723.
110. Эванс М. — Вопросы ракетной техники, 1954, вып. 1, с. 79—139.
111. Особенности процессов горения (обзорная статья). Вопросы ракетной тех-
ники, 1952, вып. 4, с. 51—77.
112. Хитрин Л. Н. Физика горения и взрыва. М., Изд-во МГУ, 1957. 442 с.
113. Большаков Г. Ф„ Гулин Е. И., Торичнев Н. Н. Физико-химические основы
применения моторных, реактивных и ракетных топлив/Под ред. К. К. Па-
пок. Л., Химия, 1965. 270 с.
114. Зельдович Я. Б., Воеводский В. В. Тепловой взрыв и распространение
пламени в газах. М., 1947. 294 с.
115. Зельдович Я. Б. и др. — ЖФХ, 1938, т. 12, вып. 1, с. 100—105.
-220
116. Simon D. M. — J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, N 1, p. 79—83.
117. Simon D. M.— J. Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43, N 12, p. 2200—2230.
118. Polling J.— Fuel, 1949, v. 28, N 2, p. 421—434.
119. Botha G., Spolding D. B.— Proc. Royal. Soc., 1954, ser. A, v. 225, N 1160,
p. 2160—2171.
120. Gerstein M„ Levine O., Wong E. L. — J. Ind. Eng. Chem., 1951, v. 43,
N 12, p. 1512—1543.
121. Gerstein M., Levine 0., Wong E. L.— J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, N 1,
p. 90—111.
122. Egerton A., Thabet S. K.— Proc. Royal. Soc., 1952, v. 211, N 1107,
p. 2216—2228.
123. Badami G. N., Egerton A.—Proc. Royal. Soc., 1955, v. 228, N 1174,
p. 1678—1691.
124. Jahn G. Ger Zundvorgang in Gasgemischen, Berlin West, Erich Schmidt
Verlag, 1934, 341 p.
125. Dugger J. L., Weast R. C. — J. Ind. Eng. Chem., 1955, v. 47, N 1,
p. 117—131.
126. Годжелло M. Г. и др. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости/Под
ред. Н. А. Тарасова — Агалакова. М., Изд-во Коммунальное хозяйство
РСФСР, 1956. 111с.
127. Долин П. А. Справочник ’ по технике безопасности. М., Энергия, 1973.
448 с.
128. Goward EL F., Jones G. Limits of Flammability of Gases and Vapors,
Washington, 1952, Am. Chem. Soc., D. C., USA, 320 p.
129. Хитрин JI. H.— ЖФХ, 1948, t. 12, вып. 7, c. 12—30.
130. Пост В. Взрывы и горение в газах. М., Издатинлит, 1952. 688 с.
131. Nestor L. R. Investigation of reactif fuel ignition in aircraft tanks. Report
NDS-67-7, 1967. 328 p.
132. Handbook of Chemistry and Physics, Chemical Rubber Pablishing Compa-
ny, N. Y., Chemical Public,, 1961, 521 p.
133. Lydiard W.— I.R.A.S., 1964, v. 68, N 7, p. 965—989.
134. Рагозин H. А., Воробьева А. Ф. — Химия и технология топлив и масел,
1958, № 4, с. 39—45.
135. Poulson В. V., Meeh А. М., Thomas А. — I.R.A.S., 1959, v. 63, N 1, р. 130—
145.
136. Кумагаи С. Горение. М., Химия, 1979. 255 с.
137. Талантов А. В. Основы теории горения. М., Машиностроение, 1975.
259 с.
138. Michailova М. N„ Neiman М. В. — NACA ТМ, Washington, Gov. print off,
1936, N 813, p. 3151—3168.
139. Zabetakes M. G. — Ind. Eng. Chem., 1954, v. 46, N 10, p. 3647—3652.
140. Scholia R„ Clark Th., Me. Donall G. Report N 1186, Washington, Gov.
print, off., NACA, 1956, 135 p.
141. Starkman E. S. — Ind. eng. Chem., 1961, v. 43, N 12, p. 4102—4118.
142. Гейдон А. Г., Вольфгард X. Г. Пламя, его структура, излучение и темпе-
ратура. М., Ма'шгиз, 1959. 333 с.
143. Sweitzer С. W., Heller G. L. — Rubber World, 1956, N 6, — Narman Com-
munications, N. Y. USA. ISSN 0035—9572, p. 830—841.
144. Основы горения углеводородных топлив. Пер. с англ./Под ред. Л. Н. Хит-
рина и К. Н. Попова. М., Издатинлит, 1960. 664 с.
145. Теснер А. П. — Газовая промышленность, 1961, № 5, с. 31—33.
146. Майко А. П., Серегин Е. П. — Химия и технология топлив и масел, 1977,
№ 4, с. 22—28.
147. Shyeson М. W. — SAE Preprints, 1954, N 3, р. 415—435.
148. Winter Е. F.—Combustions Chamber Fuel, 1955, v. 34, N 4, p. 475—
480.
149. Weler A.—Astronautics and Aeronautics, 1955, v. 34, N 10, p. Ill—
118.
150. Davies R. G. — J. Canact Aeronattt., 1960, v. 6, N 8, p. 951—968.
151. Eldi'b J. A.— J. Chem. and Engug. Data, 1960, v. 5, N 2, p. 251—
258.
221
152. Папок К. К-, Пискунов В. А., Юреня П. Г. Нагары в реактивны^' двига-
телях, М., Транспорт, 1971. 112 с.
153. Трактовенко Н. А.— Химия и технология топлив и масел, 1959, № 11,
с. 29—32.
154. Пискунов В. А., Зрелое В. Н. Влияние топлив на надежность реактивных
двигателей и самолетов. М., Машиностроение, 1978. 270 с.
155. Моторные, реактивные и ракетные топлива/Под ред. К. К. Папок и
Е. Г. Семенидо. М., Изд-во ГНТИ нефтяной и горнотопливной литерату-
ры, 1962. 741 с.
156. Чертков Я. Б., Зрелое В. Н. Новости нефтяной техники. Нефтепереработ-
ка. М., ЦНИИТЭнефть, № 2, 1956, с. 15—18.
157. Шарп Е. Г. — Вопросы ракетной техники, 1955, вып. 3, с. 55—59.
158. Энглин Б. А. и др. — Химия и технология нефти, 1971, № 4, с. 43—50.
159. Финашов А. Ф., Дубовкин Н. Ф., Искусных Ю. В.— Химия и технология
топлив и масел, 1983, № 9, с. 34—35.
160. Лосиков Б. В. и др. Топлива для стационарных и судовых газотурбин.
М., Химия, 1970. 309 с.
161. Yonach Е. R., Wear J. D., Cook W. Р. Effect of Fuel Variabls on Carbon
Formation in Turbojet — Engne Combustors. Report NACA, N. Y., 1958,
1352 p.
162. Пат. 2609297, 1952 (США).
163. Conet J., Badbeing A. — J. Ind. Eng. Chem., 1953, N 45, p. 6891—6899.
164. Stocman S. — J. Inst. Petrol., 1964, v. 50, N 491, p. 991—1010.
165. Ковалев Г. И. и др. — Нефтехимия, 1978, вып. 18, № 4, с. 584—588.
166. Эмануэль Н. М., Денисов Е. Т„ Майдус 3. К. Цепные реакции окисления
углеводородов в жидкой фазе. М., Наука, 1965. 375 с.
167. Энглин Б. А. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1977, № 4,
с. 16—23.
168. Давыдов П. И., Большаков Г. Ф. — Химия и технология топлив и масел,
1960, № 10, с. 35—37.
169. Саблина 3. А., Гуреев А. А. — Химия и технология топлив и масел, 1959,
№ 2, с. 28—31.
170. Чертков Я. Б., Зрелое В. И.— ЖПХ, 1957, т. 30, вып. 12, с. 1875—
1877.
171. Саблина 3. А. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1979, № 10,
с. 38—42.
172. Гуреев А. А., Зарубин А. П. — Новости нефтяной и газовой техники, 1961,
№ 7, с. 13—16.
173. Чертков Я. Б., Щагин В. М.— Химия и технология топлив и масел, 1959,
№11, с. 23—28.
174. Малышев В. В. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1980, № 12,
с. 25—38.
175. Ковалев Г. И. и др. — Нефтехимия, 1979, вып. 19, № 2, с. 237—240.
176. Саблина 3. А., Гуреев А. А. Присадки к моторным топливам. М., Химия,
1977. 258 с.
177. Рожков И. В., Энглин Б. А., Чуршуков Е. С. — Химия и технология топ-
лив и масел, 1971, № 5, с. 55—57.
178. Чернова К. С., Спиркин В. Т. — Эксплуатационные свойства авиационных
топлив. Киев, Изд-во КНИГА, 1972, вып. 3, ч. 1, с. 23—28.
179. Файн П. С., Кройц К. Л. Новое о смазывающих материалах. М., Химия,
1967, 283 с.
180. Виноградов Г. В. и др. — Нефтехимия, 1961, т. 1, № 3, с. 433—443.
181. Аксенов А. Ф. и др. — В кн.: Эксплуатационные свойства топлив, смазоч-
ных материалов и технических жидкостей, применяемых в гражданской
авиации. Междуведомственный сборник научных трудов. Киев, Изд-во
КИИГА, вып. 1, 1969, с. 6—8.
182. Аксенов А. Ф. и др. — В кн.: Эксплуатационные свойства авиационных
топлив, масел и специальных жидкостей. Труды конференции, Киев,
Изд-во КИИГА, 1969, с. 60—68.
183. Аксенов А. Ф. Авиационные топлива, смазочные материалы и специаль-
ные жидкости. М., Транспорт, 1970. 256 с.
222
184. СЬшевский В. В. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1972, № 9,
с. 45—46.
185. Чертков Я. Б., Игнатов В. М. — Химия и технология топлив и масел,
1970, № 9, с. 49—52.
186. Кичкин Г. И. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1963, № 6,
с. 60у-62.
187. Бесполое И. Е. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1971, № 10,
с. 56-58.
188. Энглин Б. А. Межвузовский сборник научных трудов. Киев, Изд-во
КНИГА, 1970, с. 20—25.
189. Лосиков Б. В., Пучков Н. Г., Энглин Б. А. Основы применения нефтепро-
дуктов. М., Гостоптехиздат, 1959, 567 с.
190. Ковалев Г. И. — Химия и технология топлив и масел, 1974, № 6, с. 40—
45.
191. Ковалев Г. И. — Химия и технология топлив и масел, 1978, № 2, с. 40—
43.
192. Герасимова А. В. и др. — Нефтехимия, 1983, т. XXIII, № 6, с. 820—
824.
193. Чертков Я. Б. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1976, № 7,
с. 50—52.
194. Ковалев Г. И., Никонова А. Г.—Химия и технология топлив и масел,
1980, 8, с. 33—36.
195. А. с. № 822009 (СССР).
196. Майко Л. П„ Серегин Е. П. — Химия и технология топлив и масел, 1976,
К» 7, с. 47—51.
197. Охрана труда на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах/
/Под ред. В. П. Кушелева и В. Т. Полозкова. М„ Химия, 1973. 296 с.
198. Капкаев Э. А. и др. Гигиена труда в нефтехимической промышленности.
Уфа, 1972. 200 с.
199. Папок К. К., Барон И. Г. Ядовитость топлив, масел и технических жидко-
стей, М., Воениздат, 1960. 179 с.
200. Вредные вещества в промышленности/Под ред. Г. Н. Левиной, Н. В. Ла-
зарева. М., Госхимиздат, 1963, т. 2. 624 с.
201. Вольф М. Б. Химическая стабилизация моторных и реактивных топлив,
М., Химия, 1970. 372 с.
202. Саблина С. А., Кукушкин А. А. — Нефтепереработка и нефтехимия, 1971,
№ 9, с. 44—45.
203. Лыков О. А. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1977, № 4,
с. 24—29.
204. Вишнякова Т. П„ Голубева И. А., Кислицина Н. И. — Нефтепереработка
и нефтехимия, 1974, № 9, с. 1—7.
205. Ковалев Г. И. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1977, № 1,
с_ 5з_____55
206. Гуреев А. А., Саблина 3. А. — ЖФХ, 1956, т. 30, № 9, с. 2022—2029.
207. Вишнякова Т. П. и др. — Химия и технология топлив и масел, 1980,
№ 7, с. 33—40.
208. Пискунов В. А. и др. Химмотология в гражданской авиации, М., Транс-
порт, 1983. 248 с.
209. Денисов Е. Т., Ковалев Г. И. Окисление и стабилизация реактивных топ-
лив, М., Химия, 1983. 269 с.
210. Энглин Б. А. и др.—Химия и технология топлив и масел, 1975, № 9,
с. 27—29.
211. Гуреев А. А., Серегин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испы-
таний нефтяных топлив. М., Химия, 1984. 198 с.
224
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. СТАНДАРТНАЯ АТМОСФЕРА (ГОСТ 4401—81)
Высота над уровнем моря, м Температура Давление Плотность, . кг/м3 Ускорение свободного падения, м/с2 Скорость звука, м/с Коэффици- ент тепло- проводнос- ти X-102, Вт/(м-К)
т, к t, °C Па мм рт. ст. (Х-105, Па- V, м2/с
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10 000 11 000 12 000 13 000 14 000 15 000 16 000 17 000 18 000 288,150 284,900 281,651 278,402 275,154 271,906 268,659 265,413 262,166 258,921 255,676 252,431 249,187 245,943 242,700 239,451 236,215 232,974 229,733 226,492 223,252 216,774 216,650 216,650 216,650 216,650 216,650 216,650 216,650 15,000 11,750 8,501 5,252 2,044 —1,244 —4,491 —7,737 —10,984 —14,229 —17,474 —20,719 —23,963 —27,207 —30,450 —33,693 —36,935 —40,176 —43,417 —46,658 —49,898 —56,376 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 101 32,5 954 61,3 898 76,3 845 59,7 795 01,4 746 91,7 701 21,2 657 80,4 61660,4 577 52,6 540 48,3 505 39,3 472 17,6 440 75,5 411 05,3 382 99,7 356 51,6 331 54,2 308 00,7 285 84,7 264 99,9 226 99,9 193 99,4 165 79,6 141 70,3 121 111,8 103 52,8 88 49,70 75 65,21 760,000 716,019 674,128 634,250 596,310 560,234 525,952 493,393 462,491 433,180 405,395 379,076 354,161 330,593 308,315 287,271 267,409 248,677 231,024 214,403 198,765 170,264 145,507 124,357 106,286 90,8459 77,6524 66,3782 56,7437 1,22500 1,1627 1,11166 1,05810 1,00655 9,56954-1О-1 9,09254-10-1 8,63402-1О-1 8,19347-10-1 7,77038-10-1 7,36429-10-1 6,97469-10”1 6,60111 -ю-1 6,24310-Ю-1 5,90018-10"1 5,57192-Ю"1 5,25786-1О"1 4,95757-1О-1 4,67063-10"1 4,39661-10-1 4,13510-10"1 3,64801-10"1 3,11937-Ю"1 2,66595-10"1 2,27855-10"1 1,94755-10"1 1,66470-10"1 1,42301-10"1 1,21470-10"1 9,8066 9,8051 9,8035 9,8020 9,8005 9,7989 9,7974 9,7959 9,7943 9,7928 9,7912 9,7897 9,7882 9,7866 9,7851 9,7836 9,7820 9,7805 9,7789 9,7774 9,7759 9,7728 9,7697 9,7667 9,7636 9,7605 9,7575 9,7544 9,7513 340,294 338,370 336,435 334,489 332,532 330,563 328,584 326,592 324,589 322,573 320,545 318,505 316,452 314,385 312,306 310,212 308,105 305,984 303,848 301,697 299,532 295,154 295,069 295,069 295,069 295,069 295,069 295,069 295,069 1,7894 1,7737 1,7579 1,7420 1,7260 1,7099 1,6938 1,6775 1,6612 1,6448 1,6282 1,6116 1,5949 1,5781 1,5612 1,5442 1,5271 1,5099 1,4926 1,4752 1,4577 1,4223 1,4216 1,4216 1,4216 1,4216 1,4216 1,4216 1,4216 1,4607-10"6 1,5195 1,5813 1,6463 1,7147 1,7868 1,8628 1,9429 2,0275 2,1167 2,2110 2,3107 2,4162 2,5278 2,6461 2,7714 2,9044 3,0457 3,1957 3,3553 3,5251 3,8988 Л, 5574 5,3325 6,2391 7,2995 8,5397 9,9902 11,686 2,5343 2,5087 2,4830 2,4572 2,4314 2,4055 2,3795 2,3534 2,3273 2,3010 2,2747 2,2483 2,2218 2,1953 2,1687 2,1420 2,1152 2,0883 2,0614 2,0343 2,0072 1,9528 1,9518 1,9518 - 1,9518 1,9518 1,9518 1,9518 1,9518
15—900 225
19 000 216,650 —56,500 6467,47 48,5100 1,03995-10-1 9,7483 295,069 1,4216 13,670 1,9518
20 000 216,650 —56,500 5529,29 41,4731 8,8909-10-2 9,7452 295,069 1,4216 15,989 1,9518
21 000 217,581 —55,569 4728,92 35,4698 7,57140-10-2 9,7422 295,703 1,4267 18,843 1,9596
22 000 218,574 —54,576 4047,48 30,3586 6,4509-10-2 9,7391 296,377 1,4322 22,201 ’ 1,9680
23 000 219,567 —53,583 3466,85 26,0035 5,5055-10-2 9,7361 297,049 1,4316 26,136 1,9763
24 000 220,560 —52,590 2971,74 22,2898 4,69377-IO-2 9,7330 297,720 1,4430 30,743 1,9847
25 000 221,552 —51,598 2549,21 19,1207 4,00837-10-2 9,7300 298,389 1,4484 36,135 1,9930
26 000 222,544 —50,606 2188,37 16,4141 3,42565-10-2 9,7269 299,056 1,4538 42,439 2,0013
27 000 223,536 —49,614 1879,97 14,1009 2,92982-10-2 9,7239 299,722 1,4592 49,805 2,0096
28 000 224,527 —48,623 1616,19 12,1224 2,50762-10-2 9,7280 300,386 1,4646 58,405 2,0179
29 000 225,518 —47,632 1390,42 10,4290 2,14783-10-2 9,7178 301,048 1,4699 68,438 2,0262
30 000 226,509 —46,641 1197,03 8,97843 1,84101-10-2 9,7147 301,709 1,4753 80,134 2,0345
31 000 227,500 —45,650 1031,26 7,73506 1,57915-10-2 9,7117 302,368 1,4806 93,760 2,0428
32 000 228,490 —44,660 889,060 6,66850 1,35551-10-2 9,7087 303,025 1,4859 109,62 2,0510
33 000 230,973 —42,177 767,306 5,75527 1,15730-IO-2 9,7056 304,667 1,4992 129,55 2,0717
34 000 233,744 —39,406 663,410 4,97598 9,88736-Ю-з 9,7026 306,489 1,5140 153,13 2,0947
35 000 236,513 —36,637 574,592 4,30979 8,46334-Ю-з 9,6995 308,299 1,5287 180,63 2,1176
36 000 239,282 —33,858 498,520 3,73921 7,25789-Ю-з 9,6965 310,099 1,5433 212,64 2,1405
37 000 242,050 —31,100 433,246 3,24961 6,23554-Ю-з 9,6935 311,887 1,5578 249,83 2,1633
38 000 244,818 —28,332 377,137 2,82876 5,36653-Ю-з 9,6904 313,665 1,5723 292,98 2,1861
39 000 247,584 —25,566 328,820 2,46635 4,62672-Ю-з 9,6874 315,432 1,5866 342,93 2,2087
40 000 250,350 —22,800 287,143 2,15375 3,99566-Ю-з 9,6841 317,189 1,6009 400,67 2,2313
41 000 253,114 —20,036 251,132 1,88364 3,45639-Ю-з 9,6814 318,936 1,6151 467,29 2,2539
42 000 255,878 —17,272 219,966 1,64988 2,99475-Ю-з 9,6783 320,672 1,6293 544,05 2,2764
43 000 258,641 —14,509 192,950 1,44725 2,59888-Ю-з 9,6753 322,399 1,6433 632,33 2,2988
44 000 261,403 —11,747 169,496 1,27132 • 2,25884-Ю-з 9,6723 324,116 1,6573 733,71 2,3211
45 000 264,164 —8,985 149,101 1,11835 1,96627-Ю-з 9,6693 325,823 1,6713 849,96 2,3434
46 000 266,925 —6,225 131,340 9,85131- Ю-i 1,71414-Ю-з 9,6662 327,521 1,6851 983,06 2,3656
47 000 269,684 —3,466 115,851 8,68950- 10-1 1,49651-Ю-з 9,6632 329,210 1,6989 1135,2 2,3877
48 000 270,650 —2,500 102,295 7,67276- Ю-i 1,31669-Ю-з 9,6602 329,799 1,7037 1293,9 2,3954
49 000 270,650 —2,500 90,3363 6,77578- 10-1 1,16277-Ю-з 9,6572 329,799 1,7037 1465,2 2,3954
50 000 270,650 —2,500 79,7787 5,98389- Ю-1 1,02687-Ю-з 9,6542 329,799 1,7037 1659,1 2,3954
55 000 260,771 —12,379 42,5249 3,18963- Ю-i 5,68096-IO"3 9,6391 323,724 1,6541 2911,7 2,3160
60 000 247,021 —26,129 21,9586 1,69230- 10-1 3,17482-10-4 9,6247 315,073 1,5837 5114,1 2,2041
65 000 233,292 —39,858 10,9297 8,19793-IO"2 1,63209-10-4 9,6091 306,193 1,5116 9261,8 2,0910
70 000 219,585 —58,565 5.22088 3,91598-IO-2 8,28284-IO-* 9,5942 297,061 1,4377 17 358 1,9765
75 000 208,399 —64,751 2,38814 1,79125-10-2 3,99210-IO"5 9,5793 289,396 1,3759 34 465 1,8820
80 000 198,639 —74,511 1,052471 7,89419-IO"3 1,84380-10-5 9,5644 £82,538 1,3208 71 558 1,7987
2. ИЗОБАРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ РАСШИРЕНИЯ at
РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
i, °с а^-103, К-1
Т-1 ТС-1, РТ Т-8 Т-6
—60 0,8111 0,8561 0,8455 0,7870
—40 0,8265 0,8751 0,8624 0,8045
—20 0,8411 0,8911 0,8780 0,8170
0 0,8548 0,9068 0,8932 0,8313
20 0,8697 0,9235 0,9094 0,8453
40 0,8851 0,9409 0,9263 0,8598
60 0,9025 0,9600 0,9421 0,8760
80 0,9192 0,9772 0,9600 0,8910
100 0,9347 0,9972 0,9808 0,9066
120 0,9531 1,0178 1,0012 0,9240
140 0,9710 1,0387 1,0208 0,9407
160 0,9900 1,0617 1,0480 0,9580
180 1,0102 1,0837 1,0643 0,9775
200 1,0277 1,1059 1,0832 0,9950
3. ПЛОТНОСТЬ р, КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ v,
ИЗОБАРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ РАСШИРЕНИЯ at ЗАРУБЕЖНЫХ
ТОПЛИВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Темпера- тура, °C р, кг/мэ V, ММ2/с а, IO3, K-1
АТК, ETF А-1, Jet А-1 ATF, ATF-650. Jp-1, Jp-5, PL-б JP-1, ETF A-l, PL-б ATF, ATF-650, ATK. Jet A-l, Jp-5 ETF A-l, ATK. Jet A-l ATF, ATF-650, Jp-1, Jp-5
—60 840 843 18,5 17,0 0,8505 0,8455
—40 826 829 7,0 8,0 0,8671 0,8624
—20 813 816 2,3 2,4 0,8835 0,8780
0 799 802 2,1 2,2 0,9000 0,8932
20 785 788 1.57 1,63 0,9162 0,9094
40 771 774 1,15 1,17 0,9333 0,9263
60 757 760 0,88 0,90 0,9482 0,9421
80 743 746 0,68 0,70 0,9651 0,9600
100 729 732 0,59 0,60 0,9873 0,9808
120 715 718 0,51 0,53 1,0065 1,0012
140 700 703 0,44 0,46 1,0272 1,0208
160 686 689 0,41 0,43 1,0411 1,0400
180 672 675 0,36 0,40 1,0681 1,0643
200 659 662 0,31 0,37 1,0891 1,0832
226
СИ * ьо 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛИМА' ГИЧЕСКИХ ЗОН СССР (ГОСТ 16350—70)
1 Климатическая зона Характеристика климата Часть территории СССР, занимаемая данной зоной, % Доля аэропортов, расположенных в данной зоне, % Представительные аэро- порты в данной зоне Число дней с тем- пературой ниже —45 °C Температура, °C Средняя относи- тельная влажность воздуха, %
среднегодо- вая суточ- ная абсолютная воздуха* максималь- ная на почве максималь- ная суточ- ная ампли- туда январь ИЮЛЬ К а и о § (м
1а 16 На Пб Паб Пбв III IVa 1Уав IV6 Очень холодный Холодный Умеренно холод- ный Умеренно теплый Умеренно холод- ный, влажный Умеренно теплый, влажный Теплый, влажный Жаркий, сухой Жаркий, умеренно влажный Очень жаркий, су- хой 27,78 26,26 11,41 9,88 1,51 0,16 0,07 7,93 0,09 1,6 7,8 6,8 15,1 32,4 3,2 2,7 1,4 6,9 0,9 J),9 Алдан, Мирный, Но- рильск, Тикси, Хатанга, Якутск Братск, Воркута, Ниж- невартовск, Салехард, Сургут, Усть-Кут Архангельск, Волгоград, Москва, Мурманск, Йошкар-Ола, Уральск Баку, Краснодар, Львов, Минск, Одесса, Ростов- на-Дону Анадырь, Владивосток, Магадан, Южно-Саха- линск Ленинград, Калинин- град, Рига, Таллин Батуми, Сочи Аральск, Астрахань, Кзыл-Орда, Ташкент Красноводск, Шевченко Ашхабад, Мары 10—100 1—10 <0,1 Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет —12,5 —1,5 4,5 9,5 4,5 6,0 14,5 13,5 14,5 16,5 —64 38 —52 40 —44 37 -30 38 —31 37 —35 36 —15 39 —30 45 —13 36 —27 47 58 60 57 69 56 56 64 72 70 78 30 28 24 22 20 23 22 25 26 28 73 75 85 87 64 85 72 73 82 76 59 65 69 66 92 76 78 40 70 32 67 66 76 77 73 80 76 58 81 54
• В числителе — минимальная, в знаменателе — максимальная.
5. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ В ЕДИНИЦАХ СИ И ИХ СООТНОШЕНИЕ
С ДРУГИМИ ЕДИНИЦАМИ
Обозначение единицы
Величина Перевод в единицу СИ
си другая система*
Вязкость динамическая Вязкость кинематическая Давление Коэффициент диффузии Плотность Поверхностное натяже- ние Тепловой поток Теплота, количество теплоты Температура Теплоемкость удельная Теплоотдачи и теплопе- редачи коэффициенты Теплопроводность Теплота удельная (фа- зового преобразования) Энтальпия удельная Энтропия удельная Удельная газовая посто- янная Па-с м2/с Па м2/с кг/м® Н/м Вт Дж К Дж/(кг-К) Вт/(м2-К) Вт/Гм-К) Дж/кг Дж/кг Дж/(кг-К) Дж/(кг-К) пз (П) кгс-с/м2 lbf-s/ft2 Ст сСт м2/ч ft2/s кгс/см2 (или ат) кгс/м2 мм рт. ст. мм вод. ст. дин/см2 атм бар lbf/ft2 lbf/in2 in/Hg in H2O ft H2O см2/с м2/ч г/см3 lb/ft3 кгс/м дин/см; эрг/см2 кал/с ккал/ч Btu/s ккал Btu °C °F ккал/(кг-°С) Btu/(lb-°F) ккал/(м2-ч-°С) Btu/(ft2-hr-°F) ккал/(м-ч-°С) кал/(см-с-°С) Btu/(ft-hr-°F) ккал/кг Btu/lb ккал/кг Btu/lb ккал/(кГ-°C) Btu/(lb-°R) дин-м/(кг-К) кг-е-м/(кг-°С) ккал/(кг-°C) 10-1 9,81 47,88 10-“ 10-е 2,78-10-* 92,9-10-3 9,81-10* 9,81 133,3 9,81 10-1 10,1-10* 105 47,9 6,89-Ю3 3,39-10® 249 2,99-10® 10-* 277,8-20-® IO-3 16,02 9,81 IO-3 4,187 1,163 1,055 4187 1055 1 0,556 4187 4187 1,163 5,68 1,163 4,1868-102 1,73 4187 2326 4187 2326 4187 4187 IO'5 9,8066 4,1868-10-®
* Jbf — фунт — сила; S — секунда; ft»-фут; in —дюйм; yd — ярд; 1Ь — фунт; Btu —
британская тепловая единица; hr — час.
228
6. СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ЕДИНИЦАМИ ДАВЛЕНИЯ
Па мм рт. ст. кгс/см2 ММ вод. ст. (кгс/м2) In Hg lbf/ft2 lbf/in2
100 0,7519 0,0010 10,1937 0,0295 2,0877 0,0145
200 1,5038 0,0020 20,3874 0,0590 4,1754 0,0290
300 2,2556 0,0031 30,5810 0,0885 6,2631 0,0435
400 3,0075 0,0041 40,7747 0,1180 8,3507 0,0581
500 3,7594 0,0051 50,9684 0,1475 10,4384 0,0726
600 4,5111 0,0061 61,1621 0,1770 12,5211 0,0871
700 5,2632 0,0071 71,3557 0,2065 14,6114 0,1016
800 6,0150 0,0082 81,5494 0,2360 16,7015 0,1161
900 6,7669 0,0092 91,7431 0,2655 18,7891 0,1306
1000 7,5188 0,0102 101,9369 0,2950 20,8768 0,1451
7. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
е=2,71828, 1/<? = 0,36788
M=lge=0,43429, 1/М= In 10=2,30258
Объем моля газа при нормальных условиях по углеродной шка-
ле Уох.ш = 22,4139 м3/кмоль
Универсальная газовая постоянная R = 8,31443 Дж/(моль-К)
Постоянная Авогадро NA = 6,02252 • 1023 моль-1
Ускорение свободного падения на уровне моря
g = 9,81 м/с2, ig= 3,1321, -fig=4,42945
Скорость света в вакууме 299 792 км/с
Скорость звука в воздухе 332 м/с при 273,16 К
Физические постоянные воздуха:
Молекулярная масса М= 28,97
Плотность при 288.15К и 101 332Па р=1,222 кг/м3
Газовая постоянная /?0 = 287 Дж/(кг-К)
Температура кипения при 98066,5 Па ТКип = 78,75К
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Адиабаты показатель для паров топ-
лив 108
Адсорбционные смолы, содержание в
топливах 19, 21, 161
Азот, растворимость в топливах 28,
29
Акустические свойства топлив 71 сл.
Алициклические углеводороды см.
Нафтеновые углеводороды
Алкилдигидрохинолин (присадка) 200
Анилиновая точка 93
Антиводокристаллизационные присад-
ки 213
Антидетонаторы топлив 141
Антиокислительные присадки 194, 196,
197, 198, 200, 201
Антиэлектростатические присадки 86,
87, 91, 193, 198 сл.
Ароматические углеводороды
нагар (би- и моноциклических) 151,
153
содержание в топливах
зарубежных 191 сл.
отечественных 12, 189
температура критическая 52
токсичность 183
ASA-3 (присадка) 198, 201
Атмосфера стандартная, параметры
222, 224, 225
Ацентричность, фактор 42, 43, 45
Ацетон, диэлектрическая проницае-
мость 76
Ацетонанил (присадка) 200
Бензиновоздушная смесь 134
Бензины авиационные
поглощение воды 25
— газов 30
содержание водорода 13
температура вспышки 137
токсичность 183
Бензол, температура вспышки 137
Биоцидные присадки 202
Бисфенол (присадка) 200
Бунзена коэффициент 27, 28
Бутан, хладоресурс III
Бутилмеркаптан, диэлектрическая
проницаемость 76
Взаимозаменяемость топлив 214 сл.
Вода
взаимодействие с топливом 192,
194, 206, 211
влияние на противоизносные свой-
ства топлив 170
диэлектрическая проницаемость 76
230
Вода
растворимость в топливе 22 сл.
содержание в топливе 13
Водород
содержание в топливах
зарубежных 191
отечественных 13, 92
хладоресурс III
Водяные пары
влияние на температуру продуктов
сгорания топлив 127
давление 49 сл.
диссоциация, степень 124
Воздух см. также Окисление топлив
влажность, влияние на раствори-
мость воды в топливах 24
растворимость в топливах 30
физические постоянные 229
Воздушно-реактивные двигатели
дымление 143 сл.
излучение пламени 145 сл.
Воспламенение, энергия 133 сл.
Высота некоптящего пламени топлив
зарубежных 147, 148, 188
отечественных 191, 195
Вязкость
атмосферы стандартной 224, 225
влияние на анилиновую точку 93
----- износ материалов 167
-----нагар 150, 152
динамическая 53, 55 сл.
зависимость от давления 55 сл.
-----температуры 53 сл.
кинематическая 53 сл., 57, 145,168,
173, 188, 191, 195, 226
паров 56 сл.
смесей 56
углеводородов 57
усредненная 57
Газовая постоянная 108, 109
Газойли 141
Газо-турбинный двигатель
дымление 144
излучение пламени 145, 146
коррозия 178 сл.
нагар 149 сл.
температура газа 127
— стенки камеры сжигания 148
Генри
закон 22, 23
коэффициент 27 сл.
уравнение 29
н-Генри 141
Герметики 175 сл., 210
Гетероатомные соединения топлив
влияние на износ материалов 17Э
содержание 13 сл.
Гигроскопичность топлив 22
Гидрогенизация топлив 159
Гидроочистка топлив
влияние на противоизносные свой-
ства 168
от гетероатомных соединений 159
Горение топлив
высота некоптящего пламени 147,
148, 188, 191, 194
горючие смеси см. Горючие смеси
избыток окислителя (воздуха) 128,
129
излучение пламени 145 сл.
индукционный период 158, 162
поглощение кислорода 162
распространение пламени
зависимость от давления 133
------ концентрации пропана 128
концентрационные пределы
130 сл.
скорость 128 сл.
характеристики, определение 211
энергия воспламенения 133 сл.
Горючие смеси
воспламенения энергия 133 сл.
образования условия 135 сл.
Давление
атмосферы стандартной 222, 225
влияние на вязкость топлив 55 сл.
-----дымление топлив 144
-----задержку воспламенения топ-
лив 140
----- плотность топлив 34 сл.
-----поверхностное натяжение 69
-----распространение пламени 130,
133
-----растворимость воды в топли-
вах 24
--------воздуха (кислорода) в
топливах 30
----- скорость распространения
пламени 130, 133
-----температуру самовоспламе-
нения топлив 142
-----теплоемкость 99, 100, 102,
104 сл.
----- теплопроводность 62
-----фракционный состав при раз-
гонке 11
----- энергию воспламенения 134
паров топлив
зависимость от отношения объ-
емов жидкости и пара 49
-----температуры 51
насыщенных 49 сл.
определение 206, 211, 212
парциальные, расчет 135
расчет 50
: перепад иа фильтрах топливных
158, 159, 164, 214
Давление
продуктов сгорания топлив 118,
119
Деактиваторы металлов 196 сл.
2,6-Ди-трет-бутил-н-крезол (присад-
ка) 201
Дизельный индекс топлив 153
Диоксид углерода
диссоциация 124
растворимость в топливах 28 сл.
Диссоциация продуктов сгорания топ-
лив 115, 124
Дистилляты керосина 20, 21
Диффузия паров топлив 65 сл.
Диэлектрическая проницаемость
75 сл.
Диэлектрические потери 81 сл.
Докторская проба топлив 191, 193
Дымление
воздушно-реактивных двигателей
143 сл.
газо-турбинных двигателей 144
зависимость от расхода углеводо-
родов и топлив 144
индекс 144
.Дымность продуктов сгорания топ-
лив 143 сл.
фактор 144
Жаропроизводительиость топлив
119 сл.
Жаропрочность металлов 180
Жаростойкость сплавов 178 сл.
Закон
Геири 22, 23
Фика 66
Задержка самовоспламенения топ-
лив 138 сл.
Излучение пламени 145 сл.
Износ конструкционных материалов
зависимость от содержания кисло-
рода 167, 168
нагрузка критическая 201
обобщенный показатель 169
сфер плунжеров насосов 165 ел.,
201
. шаров 166, 167, 169
Ингибиторы
коррозии 195, 198
окисления 159, 161, 177
Индекс
дымления 144
сепарации, модифицированный 192
Иодное число топлив 21
Ионол (присадка) 159, 161, 176, 178,
198
определение содержания 211
231
Испаряемость топлив 9
Испытания топлив
на медной пластинке 190, 191
методы оценки качества 202 сл.
на серебряной пластинке 191, 194
Катализаторы окисления топлив 141
Качество топлив 185 сл., 191, 192,
212 сл.
Керосин
дистилляты 20, 21
показатель преломления 20
продукты сгорания 115
состав 117, 118
токсичность 183
Кислород
влияние на противоизносные свой-
ства топлив 168
растворимость в топливах, влия-
ние давления 30
Кислотное число 21
Кислотность топлив 17
зависимость от нагрева 161
зарубежных 189, 191, 193, 200
отечественных 17, 173, 189
Кислоты органические 171, 176
Клаузиса — Масотти уравнение 83
Климатические зоны СССР 227
Конструкционные материалы 165 сл.,
174, 201
жаропрочность 180
жаростойкость 178 сл.
нагрузка критическая 169
науглероживание 180 сл.
стойкость 161, 163
Концентрация топлив в топливных
системах
влияние на распространение пла-
мени 129 сл.
расчет 131 сл.
Коррозионная активность
определение 210
продуктов сгорания топлив 178 сл.
топлив 165 сл., 173 сл.
зависимость от содержания мик-
роорганизмов 32
Коррозия
газовая 178 сл.
газо-турбинных двигателей 178 сл.
ванадиевая 182
ингибиторы 195, 198
питтинговая 180
Коэффициент (ы)
Бунзена 27, 28
Генри 27, 28
давления (изохорный) при нагре-
вании 40
диффузии 65 сл.
диэлектрической проницаемости 77
жаропроизводительности топлив
121
Коэффициент (ы)
избытка окислителя (воздуха) 95,
114, 115, 151
влияние на массу нагара 150 сл.
----- скорость распространения
пламени 128, 129
----- температуру продуктов
сгорания топлив 125, 127
-----энергию воспламенения
топлив 134
зависимость от концентрации
кислорода 126
Кюна 27, 28
для определения низшей темпера-
туры сгорания топлив -94
полноты сгорания топлив 95,116 сл.
пропорциональности уравнений
давления паров 50, 52
плотности топлива под давлени-
ем 37, 38
самовоспламеняемости топлив
139
растворимости газов в топливах 30
расширения топлив 25, 36, 37, 226-
Рауля 27, 28
сжимаемости топлив
адиабатический 101
изотермический 25, 39, 40
стехиометрический, топлив ИЗ сл.,
131
теплопередачи, радиационный 148
теплопроводности
атмосферы стандартной 224, 225
термический 61
топлив 59 сл., 193
топливного индекса 85
К-присадка 79, 86
Люминометрическое число 147 сл.»
189, 191, 194,
определение 206, 211
Масса нагара 150, 152, 153, 155
Медь, содержание в топливах 192
Меркаптаны
влияние на противоизносные свой-
ства топлив 169, 170
-----термоокислительные свойст-
ва топлив 158, 159
содержание в топливах 191, 193
Металлы и сплавы см. Конструкци-
онные материалы
Метан, хладоресурс 111
Метанол, диэлектрическая проницае-
мость 76
Метилизо бути лке тон, диэлектриче-
ская проницаемость 76
Метилциклогексан, хладоресурс 111
Модификационный индекс сепарации
192
232
Нагар 149 сл.
зависимость от вязкости топлив
150, 152
----- плотности топлива 150
содержания серы в топливе 155
----- смол 153
масса 150, 152, 153, 155
места отложения в газо-турбинных
двигателях 149
состав (химический, элементный)
от углеводородов различных 151,
Нагарный фактор 153, 155
Науглероживание металлов 180 сл.
Нафтеновые кислоты 16, 17
Нафтеновые углеводороды
• определение содержания в топли-
вах 206, 210, 211
содержание в топливах
зарубежных 191, 194
отечественных 12, 189
температура критическая 52
Р-Нафтил-п-аминофенол (присадка)
201
Неозои (присадка) 200
Нерастворимый остаток топлив
160 сл.
Нефти 14, 15, 18, 20, 21, 171, 173
Номограммы для определения
анилиновой точки 93
жаропроизводительности топлива
122
отношения вязкости паров топлив
58
плотности под давлением 38
Обезвоживание топлив 26
Окисление топлив см. также Горение
топлив
время 158
избыток окислителя 128, 129
ингибиторы 159, 161, 177
катализаторы 141
n-Оксидофениламин (присадка) 200
Октан, хладоресурс 111
Олефиновые углеводороды
содержание в топливах 191, 193
токсичность 183
Оптическая плотность топлив (ТС-1)
.159
Осадок нерастворимый топлив
масса 160 сл.
иа металлах и сплавах 163
состав
фракционный 162
элементный 163
Параоксинеозон (присадка) 200
Парафиновые углеводороды
нагар 151
содержание в топливах 12
температура критическая 52
токсичность 183
Паропроизводительность продуктов
сгорания топлив 119 сл.
Пары топлив
адиабаты показатели 108
вязкость
зависимость от давления 58
-----температуры 56 сл.
давление
зависимость от отношения объ-
емов жидкости и пара 49
-----температуры 51
насыщенных 49 сл.
определение 206, 211, 212
парциальное; расчет 135
расчет 50
диффузия 65 сл.
масса моля 135, 136
плотность 41, 42
сжимаемость 42
теплоемкость 101 сл.
теплопроводность 63 сл.
Пары углеводородов, энтальпия ПО
Перепад давления на фильтрах 158,
159, 164, 214
Пероксидное число топлив (до и по-
сле нагрева) 161
Пикалин, Пиперидин, Пиридин, ди-
электрическая проницаемость
76
Плотность
атмосферы стандартной 222, 225
зарядов электрических 88, 90, 91
излучения пламени 146 сл.
паров топлив 41, 42, 44, 45, 49
топлив см. Плотность топлив
Плотность топлив 33 сл.
влияние на акустические свойства
72, 74
-----анилиновую точку 93
----- нагар 150
-----растворимость воды 23
------- воздуха 29
-----содержание водорода и во-
ды 13
-----теплоемкость 98, 99
-----топливный индекс 80
зависимость от давления 34 сл.
-----температуры 34, 35
зарубежных 191, 193, 226
Плотность топлив
критическая 40, 41
оптическая (ТС-1) 159
отечественных 12, 173, 188
расчет 33, 35, 37
ПМАМ-присадка 201
233
Поверхностное натяжение жидких
топлив 68 сл.
Пожаробезопасность (опасность) топ-
лив 9, 91, 137
Показатель преломления топлив 20
Полнота сгорания топлив 96, 116 сл.
влияние на температуру газа 127
Поляризация (мольная, удельная)
топлив 83, 84, 86, 87
Примеси топлив механические
влияние на противоизносные свой-
ства 171, 172
содержание 194
состав элементный 22
Присадки к топливам 193 сл., см.
также по наименованиям при-
садок
антиводокристаллизанионные 27,
213
антиокислительные 194, 196, 197,
198, 200, 201
аитиэлектростатические 86, 87, 91,
196, 198 сл.
биоцидные 202
влияние на дымность 145
деактиваторы металлов 193 сл.
ингибиторы коррозии 193, 19'8
показатели качества 213
противодымные 201, 202
противоизносные 79, 198, 201
противокристаллизационные 193 сл.
содержание в топливах 192
электрическая проводимость 200
эффективность 201
Продукты сгорания топлив 115 сл.
давление парциальное 118, 119
диссоциация 115, 124
дымность 143 сл.
коррозионная агрессивность 178 сл.
паропроизводительность 119 сл.
состав 117, 118, 158
температура 119 сл.
калориметрическая 121, 122
теоретическая 122 сл.
теплоемкость изобарная средняя
122
Пропан
влияние иа скорость распростране-
ния пламени 128
хладоресурс 111
Противодымные присадки 201, 202
Противоизносные присадки 79, 198, '
201
Противоизносные свойства топлив
165 сл.
зависимость от воды 170
---- гидроочистки 168
----кислот органических 171, 176
----меркаптанов 169, 170
----примесей механических 171,
172
Противоизносные свойства топлив
критическая нагрузка 171, 173
обобщенный показатель 169 сл.
определение 205, 209
Противокристаллизационные присад-
ки 193 сл.
Распространение пламени 128 сл.
зависимость от давления 133
------ концентрации пропана 128
концентрационные пределы 130 сл.
скорость 128 сл.
Растворимость газов в бензине 30
Растворимость в топливах
воды 22 сл.
зависимость от давления 24
-------- плотности 23
--------скорости охлаждения 25-
--------температуры 24
воздуха 28, 29
газов 27 сл.
зависимость от давления и тем-
пературы 30
коэффициент 30
Расчет см. также Номограммы
высоты некоптящего пламени 148
вязкости 53, 55 сл.
давления паров над жидкими топ-
ливами 50, 52, 135
дизельного индекса топлив 153
диффузионного потока 66
диэлектрической проницаемости1
топлив 75, 76, 78
жаропроизводительности топлив.
119 сл.
задержки самовоспламенения топ-
лив 139, 140
избытка окислителя (воздуха) 114
концентрации топлива в топливной
смеси 13'1 сл.
коэффициента давления при нагре-
вании топлив 25, 40
— диффузии 66, 67
— задержки самовоспламенения
топлив 121
люминометрического числа 148
нагарного фактора 153
плотности паров топлива 45
— топлив 33, 35, 37, 38
поверхностного натяжения топлив
69 сл.
поляризации топлив 83, 84
растворимости воды в топливах 22,
23
— газов в топливах 27 сл.
релаксации зарядов 88
сжимаемости топлив 39
скорости звука в топливах 72, 74,
75
— распространения пламени 129,
130
234
Расчет
содержания (суммарного) аромати-
ческих углеводородов 12
состава продуктов сгорания топ-
лив 116
стехиометрического коэффициента
топлив 114
тангенса угла диэлектрических по-
терь 81
температуры образования горючих
смесей 135, 136
— продуктов сгорания топлив
119 сл.
— топлив критической 52
теплоемкости продуктов сгорания
топлив 122
— топлив 98 сл.
теплопроводности топлив 59, 61 сл.
теплопроизводительности топлив 95
теплоты испарения топлив 96, 97
сгорания топлив
высшей 95 сл.
нисшей 93 сл.
топливного индекса 80
фактора ацеитричности 42, 43, 45
хладоресурса углеводородов, топ-
лив 111
электрической проводимости топлив
87
элементного состава топлив 13
энергии воспламенения топлив 134
Расширение топлив 36, 37, 226
Рауля коэффициент 27 сл.
Резина
взаимодействие с топливом, опре-
деление 210
стойкость в среде топлив 176, 177
Релаксация электрических зарядов 88
Самовоспламеняемость топлив 138 сл.
Сантолен С (присадка) 201
Свойства топлив см. также по на-
званиям свойств (например,
Вязкость топлив)
акустические 71 сл.
противоизносные 165 сл., 205, 209
теплотехнические 92 сл.
тиксотропные 53
токсикологические 183 сл.
физико-химические 9 сл.
физические 33 сл.
эксплуатационные 156 сл.
электрические 75 сл.
Сера
влияние на нагар 155
содержание в топливах 190
Сжимаемость топлива 39
адиабатический коэффициент 101
изотермический коэффициент 39, 40
фактор 42 сл.
Сигбол (присадка) 79, 86, 198, 200
Скорость
заправки топлив допустимая 90
звука в атмосфере стандартной
224, 225
— в топливах 72, 73, 74
потока при воспламенении бензино-
воздушной смеси 134, 135
распространения пламени 128 сл.
Смолы
влияние на износ 169 сл.
----- нагар 153
-----остаток нерастворимый топ-
лив 160
содержание в керосиновых дистил-
лятах 20, 21
-----топливах 19 сл., 190, 192,
194, 200
Совместимость топлив
с герметиками 175 сл.
— металлами 173 сл.
— резинотехническими изделиями
175 сл.
Содержание в топливах см. также
Состав топлив
азота 18, 21
ароматических углеводородов 12,
189, 191 сл.
водорода 12, 13, 21
воды 13, 22 сл.
норма 25
газов примесных 27 сл.
гетероатомных соединений 13 сл.
гидропероксидов 17
дисульфидов 13, 15
кислорода 21
кислородсодержащих соединений
16 сл.
кислот нафтеновых 16 сл.
.меркаптанов 13 сл.
механических примесей 19, 20, 22
микроорганизмов 31, 32
серы 13 сл,, 21
смол 18 сл.
тиофенов 13 сл.
углерода 12
' фенолов 17
Состав
продуктов сгорания
керосина 117, 118
топлив 115 сл.
топлив см. Состав топлив
Состав топлив см. также Содержание
в топливах
групповой углеводородный 9, 11,
12
влияние на теплоту сгорания 92,
93
условный 13
фракционный 9 сл.
зависимость от давления 11
235
Состав топлив
влияние на теплоту сгорания 92,
93
элементный 12, 13, 21, 22
Сплавы н металлы см. Конструкци-
онные материалы
Стабилизация топлив 163
Стехиометрический коэффициент топ-
лив 113 сл.
Тангенс угла диэлектрических потерь
81 сл.
ТГФ-присадка 79
Температура
. атмосферы стандартной 222, 225
влияние на вязкость
паров топлив 58
топлив 53 сл.
влияние на диэлектрическую про-
ницаемость 76, 77, 79
----жаростойкость сплавов
178 сл.
----износ иасосов, шаров 165,
167
----коэффициент расширения
топлив 226
----массу нерастворимого осадка
162, 164
---- нагар 152
---- плотность топлив 34, 35
---поверхностное натяжение
топлив 69 сл.
.-----поляризацию топлив 86, 87
----растворимость азота в топ-
ливах 29, 30
------- воды в топливах 24
-------газов в бензине, топливах.
30
---- скорость звука в топливах
72 сл.
------- распространения пламени
130
---- тангенс угла диэлектриче-
ских потерь 82, 83
----теплоемкость топлив 88, 89,
102 сл.
----теплопроводность топлив 60,
61
---- теплоту испарения топлив
97
----топливный индекс 80, 81
----хладоресурс топлив 112
----энергию воспламенения топ-
лив 134
вспышки топлив 136 сл., 189, 191,
195
выкипания топлив 9
газа в камере газо-турбинного дви-
гателя 127
жидкой и паровой фаз при раз-
гонке 9, 11
Температура
критическая 51, 52, 70
начала кристаллизации 191, 193
— перегонки 9
образования горючих смесей 135 сл.
продуктов сгорания топлив
взаимозависимость 125
зависимость от коэффициента
избытка окислителя (воздуха)
125
---- полноты сгорания топлива
127
----содержания гексана 126
•-------паров воды 127
калориметрическая 121, 122
максимальная (жаропроизводи-
тельность) 119 сл.
приведенная 126, 127
теоретическая 122 сл.
самовоспламенения топлив 138 сл.
стенки жаровой трубы газо-тур-
бинного двигателя 146, 148
топлива в топливной системе са-
молетов 156, 157
Теплоемкость 97 сл.
зависимость от давления 99, 100,
102, 104 сл.
------плотности 98, 99
------температуры 98, 99, 102 сл.
------числа атомов углерода в
молекуле 103
изобарная 98, 99, 122
паров топлив 101 сл.
продуктов сгорания топлив 122
расчет 98 сл.
смесей топлив 101
Теплопередача радиационная 14g
Теплопроводность
атмосферы стандартной 124, 125
топлив 59 сл.
зависимость от давления 62
----температуры 60, 61
паров 63 сл.
расчет 5'9, 61 сл.
смесей 62, 63
фактор 63
Теплопроизводительность топлива 95
Теплота
испарения топлив 95 сл.
сгорания топлив 92 сл.
влияние на распространение пла-
мени 132
---- температуру газа 127
высшая 95
сгорания топлив
нисшая 92, 93, 95
расчет 93 сл.
удельная 188, 191, 193
Термическая стабильность топлив
зависимость от кислородсодержа-
щих соединений 18
236
Термическая стабильность топлив
------^серосодержащих соединений
зарубежных 191, 192, 194
отечественных 189, 190
Термоокислительная стабильность
топлив 156 сл.
определение 203 , 204, 208, 209
Тетраэтилсвинец 141
Тиофен, диэлектрическая проницае-
мость 76
Тиофенол, содержание в топливе 159
Токсикологические свойства топлив
183, 184
о-Толуидин, диэлектрическая прони-
цаемость 76
Толуол
температура вспышки 137
хладоресурс III
Топанол (присадка) 200
Топлива 168, 169, 171
авиации корабельного базирования
зарубежной 194 сл.
взаимодействие с водой 192, 194
определение 206, 211
-----резиной 210'
взаимозаменяемость 214 сл.
горение см. Горение топлив *
защита и очистка от микроорга-
низмов 32
испытания квалификационные
202 сл.
на медной пластинке 190, 191 .
— серебряной пластинке 191, 193
качество
зарубежных 187 сл.
контроль 212 сл.
отечественных 185 сл.
показатели 213
концентрация в топливной смеси
129 сл.
коррозионная активность 32,
165 сл., 173 сл.
обезвоживание 31
пары см. Пары топлив
показатели см. Топлива, значения
показателей
применения порядок 212 сл.
продукты сгорания см. Продукты
сгорания
для сверхзвуковой авиации, зару-
бежное 193 сл.
свойства см. по названиям свойств
(например, Вязкость топлив)
состав см. Содержание в топливах,
Состав топлив
физико-химические показатели 207,
208
хранения порядок 212 сл.
широкого фракционного состава,
зарубежные 294 сл.
Топлива, значения показателей
акустические свойства 71 сл.
анилиновая точка 93
взаимодействие с водой 192, 194
взаимозаменяемость 216
высота некоптящего пламени 147».
188, 191, 194
вязкость 52, 54 сл., 188, 191, 195
газовая постоянная 108
горючие смеси 133 сл.
давление паров 49 сл.
давления перепад 158, 159, 164
диссоциация продуктов сгорания
124
диффузия паров 67, 68
диэлектрическая проницаемость
76 сл.
диэлектрические потери 82
дымность 143, 144
жаропроизводительность 120
жаростойкость 178 сл.
задержка самовоспламенения 140^
141
излучение пламени 146
ингибиторы окисления 177
испытания методы 190, 191, 194,.
202 сл.
качество
зарубежных 191, 192
контроль 212 сл.
отечественных 185 сл.
кислотность 17, 161, 189, 191, 193,.
200
коррозионные свойства 174, 176 сл.,.
- 205, 210
коэффициенты см. Коэффициент(ы).
люминометрическое число 149, 189,.
191, 194
нагар 150 сл.
нерастворимый остаток 160, 162 сл,-
оптическая плотность 159
пары
вязкость 57, 58
давление 49 с л., 206
диффузия 67, 68
сжимаемость 42
теплоемкость 102 сл.
теплопроводность 63 сл.
перепад давления 158, 159, 164,.
214
пероксидное число 161
плотность 33 сл., 173, 188, 193, 226-
критическая 41
оптическая 159
поверхностное натяжение 69 сл.
показатели стандартные 207, 208
показатель преломления 20
полнота сгорания 95, 116 сл.
поляризация 86, 87
примеси механические 22, 171, 194-
присадки 87, 192, 194 сл.
237”
"Топлива, значения показателей
продукты сгорания 115 сл., 178 сл.
противоизносные свойства 165 сл.,
205, 209
распределение 36, 37
распространение пламени 128, 129,
131 сл.
растворимость в топливах
воды 23 сл.
газов 28 сл.
диоксида углерода 30
расширение 36, 37, 226
самовоспламенение 140 сл.
сжимаемость 39, 42 сл., 101
совместимость с конструкционны-
ми материалами 173 сл.
содержание основных и примесных
компонентов см. Содержание
в топливах
•состав см. Состав топлив
тангенс угла электрических потерь
82 сл.
температура
вспышки 136, 189, 191, 195
критическая 52
начала кристаллизации 191, 193
образования горючих смесей 136,
137
продуктов сгорания 120 сл.
самовоспламенения 140, 142
в топливной системе 157
фаз при разгонке 11
теплоемкость 99, 100, 102 сл.
теплопередача 148
теплопроводность 59 сл., 193
теплопроизводительность 95
теплота испарения 96 сл.
•— сгорания 92, 188, 191, 193
термическая стабильность 189 сл.,
194
термоокислительная стабильность
157, 203, 204
токсикологические свойства 183
топливный индекс 80, 81, 85
физико-химические свойства 188 сл.
хладоресурс III сл.
электрическая проводимость 86,
87, 192, 193
энергия воспламенения 134
энергоемкость 92
энтальпия углеводородов 109, 110
энтропия испарения 136
‘Топливный индекс 79, 80
Тормозной препарат 201
Трибохимические процессы 167
Уайт-спирит, температура воспламе-
нения 138
Углеводородо-воздушные смеси, жа-
ропроизводительиость 120
238
Углеводороды
алифатические см. Нафтеновые уг-
леводороды
ароматические см. Ароматические
углеводороды
люминометрическое число 147 сл.
нагар 151, 153
нафтеновые см. Нафтеновые угле-
водороды
окисления механизм 157, 158
Уравнения см. Расчет
Ускорение свободного падения в ат-
мосфере стандартной 224 сл.
Фактор
ацеитричности 42, 43
нагарный 153, 155
NACA 144
сжимаемости 42 сл.
теплопроводности 63
Фенил-п-аминофенол 201
Фенол, диэлектрическая проницае-
мость 76
Фика закон 66
Фильтры топливные
генерация зарядов 90
керамические 234
перепад давления 158, 159, 164,
214, 215
Фракционный состав
топлив 9 сл., 92, 93, 188, 191, 193
нерастворимого остатка 162
Фуран, Фурфурол, диэлектрическая
проницаемость 76
Хинолин, диэлектрическая проницае-
мость 76
Хладоресурс
зависимость от температуры 112
топлив 112, 113
углеводородов 111
Эксплуатационные свойства топлив
156 сл.
Электризация топлив 88 сл.
Электризуемость топлив
зависимость от кислородсодержа-
щих веществ 18
определение 211
Электрическая проводимость
присадок 200
топлив 85 сл., 192, 193
Электрические свойства топлив
диэлектрическая проницаемость
75 сл.
поляризация 83 сл.
Электрические свойства топлив
тангенс угла диэлектрических по-
терь 81 сл.
электризация 88 сл.
электрическая проводимость см.
Электрическая проводимость
Элементный состав
механических примесей топлив 22
нагара 151
осадков нерастворимых 163
топлив 12, 13, 21, 22
Эмульгируемость топлив, зависи-
мость от кислородсодержащих
веществ 18
Энергия
активации 139
воспламенения топлива 133 сл.
связи молекул 53
Энергоемкость топлива 92 сл.
Энтальпия углеводородов 109, 110
Энтропия испарения углеводородных
топлив 136
Эрозия металлов и сплавов 178 сл. .
Этилцеллозольв, температура вспыш-
ки 138
Николай Филиппович Дубовкин
Валентина Гавриловна Маланичева
Юрий Петрович Массур
Евгений Петрович Федоров
Физико-
химические
и эксплуатационные
свойства
реактивных
топлив
Редактор
И. А. Захарьянц
Художник
А. Я- Михайлов
Художественный редактор
Н. В. Носов
Технический редактор
О. В. Тюрина
Корректор
Т. В. Смирнова
И Б № 1529
-Сдано в наб. 30.01.85. Поди, в печ. 29.04.85. Т-09775. Формат
бумаги 60X90V16. Бумага тип. Ns 2. Гарнитура лите-
ратурная. Печать высокая. Усл. печ. л. 15,0. Усл. кр.-отт.
15.0. Уч.-над. л. 17,72. Тираж 4200 экз. Заказ № 900. Цена
1 р. 20 к. Изд. № 2488.
Ордена «Знак Почета* издательство «Химия», 107076.
Москва, Стромынка, 21.
Московская типография № 11 Союзполиграфпрома прн Госу-
дарственном комитете Совета Министров СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли. 113105.
Москва, Нагатинская ул., д. 1.