Авиационное топливо

Авиационное топливо можно разделить по назначению на два вида: авиационные бензины для поршневых двигателей и топливо для реактивных двигателей (ТС-1 и РТ соответственно).

Авиационные бензины производятся в небольших объемах, т. к. поршневые двигатели в настоящее время применяются ограниченно и главным образом в так называемой малой авиации. Основные требования к авиационным бензинам – это высокая детонационная стойкость на бедной и богатой топливно-воздушной смеси, фракционный состав 40–180 ^оС, температура начала кристаллизации не выше минус 60 ^оС, давление насыщенных паров – не выше 29, 3 кПа.

При подготовке товарного РТ или перед применением в него могут вводиться антиокислительные, противоизносные, антистатические и противообледенительные присадки. Антиоксидантом в отечественной топливной про­мышленности служит в основном 2, 6-ди-трет-4-метилфенол (Агидол) в количестве 0, 003–0, 004 % масс.

Противоизносными присадками к реактивному топливу служат Сигбол и Сигбол в композиции с ПМАМ- 2 (полиметаклатная). Известно также применение для этой цели отечественной присадки типа «К» и импортной Хайтек, которые добавляют в реактивное топливо в количестве 0, 003 – 0, 0035 %. Присадка Сигбол, обладающая комплексом полезных свойств, используется и как антистатическая присадка. Для этой цели она становится эффективной уже в концентрации 0, 00005 %.

14.3.1. Фракционный состав. Это основной показатель, фактически определяющий все остальные свойства реактивного топлива. Стандарт ограничивает температуру начала кипения топлива РТ 135–155 ^оС, а ТС-1 – не выше 150 ^оС. 10 % топлива отгоняется при температуре не более 175 ^оС (РТ) и не более 165 ^оС (ТС-1). Для сравнения: 10 % авиакеросина Jet A отгоняется при температуре не более 205 ^оС. 98 % топлива РТ отгоняется при температуре не выше 280 ^оС (97 % топлива Jet A отгоняется при температуре не более 300 ^оС.) Таким образом, российское реактивное топливо отличается от американского топлива более легким фракционным составом.

14.3.2. Плотность. Более легкий фракционный состав российского реактивного топлива обуславливает и его более низкую плотность в сравнении с зарубежными аналогами. Топливо РТ при 20 ^оС должно иметь плотность не менее 775 кг/м³, ТС-1 – не менее 780 кг/м³. Для топлива Jet A установлены пределы плотности в 772–837 кг/м³, для топлива Jet В – 748 – 799 кг/м³. Необходимо отметить, что плотность определяет энергетические возможности реактивных двигателей, величину загрузки авиалайнера топливом и возможную дальность его полета.

14.3.3. Вязкость. Надежную работу системы подачи топлива в двигатели обеспечивает низкая вязкость топлива. При 20 ^оСона должна быть не менее 1, 25 мм²/с, а при минус 40 ^оС – не более 10 мм²/с для ТС-1 и 16 мм²/с для РТ. При этом ограничение нижнего предела вязкости обусловлено тем, что при более низкой вязкости ухудшается работа топливной аппаратуры вследствие износа трущихся деталей. Лимит верхнего предела вязкости обусловлен тем, что аэродинамика подачи топлива при больших значениях вязкости ухудшается.

14.3.4. Температура кристаллизации. Аналогичную задачу выполняет требование иметь низкую температуру кристаллизации. Для ТС - 1 она должна быть не более минус 50 ^оС, а для РТ не более минус 55 ^оС.

14.3.5. Содержание аренов. Ограничение содержания аренов, особенно нафталинового ряда, в РТ обусловлено стремлением снизить в процессе горения топлива интенсивность образования сажи, которая отлагается на стенках труб камер сгорания и распылителей форсунок, нарушая при этом аэродинамику потока газа в камере сгорания. Кроме того, образующиеся частички раскаленного кокса увеличивают излучающую способность пламени, что может привести к прогару камер сгорания и сопел. Поэтому стандарты России предусматривают ограничение доли аренов в топливе до 22 %. По этим же причинам высота некоптящего пламени должна быть не менее 20 мм, а люминометрическое число не менее 55 пунктов (к сведению: для тетралина оно принято за 0, а для н -октана – за 100).

14.3.6. Содержание серы в реактивных топливах России не должно превышать в ТС-1 0, 2 %, а в РТ – 0, 1 %. Американские стандарты допускают величину содержания серы в топливе 0, 3 %.

Реактивное топливо марки Т-6 отличается от топлив марок ТС-1 и РТ более высокой плотностью (не менее 840 кг/м³), тяжелым фракционным составом (195–315 ^оС), повышенной вязкостью (кинематическая вязкость при 20 ^оС должна быть не менее 4, 5 мм²/с). Кроме того, Т-6 имеет в своем составе пониженное содержание серы (0, 05 %).

Топливо Т-6 получают из газойлевых фракций различных первичных и вторичных процессов нефтепереработки после их глубокой очистки и стабилизации путем интенсивного гидрирования.

Контрольные вопросы

1. Назовите сырьевые источники для автомобильных бензинов.

2. Изложите основные требования к автомобильным бензинам.

3. Что такое детонация и детонационная стойкость бензинов? От чего возникает детонация? Каковы следствия детонации?

4. Объясните влияние химического состава топлива на детонацию двигателя.

5. Дайте определение октанового числа. Назовите методы его определения. Что такое чувствительность топлива?

6. Дайте сравнительную оценку октановых чисел различных классов углеводородов. Оцените влияние на его величину строения углеводорода и его молекулярной массы.

7. Каким образом готовят товарные бензины на нефтезаводах? Назовите примерные октановые числа бензиновых фракций различных процессов нефтепереработки. Сравните октановые числа товарных бензинов в России и за рубежом.

8. Назовите кислородсодержащие высокооктановые добавки к моторным топливам и их октановые числа.

9. Объясните влияние серы на качество автобензинов. Расскажите о динамике изменений требований по этому показателю за рубежом с 1990 г. и на перспективу до 2015 г.

10. Объясните влияние фракционного состава автомобильного топлива на стабильность работы двигателя. Сравните требования по этому показателю в России и за рубежом.

11. Объясните влияние давления насыщенных паров автомобильного топлива на стабильность работы двигателя. Сравните требования по этому показателю в России и за рубежом.

12. Чем определяется химическая стабильность топлива? Какими показателями она нормируется в России и за рубежом?

13. Почему за рубежом ограничивают содержание ароматических углеводородов, в том числе бензола, в карбюраторном топливе? Назовите пороги этих ограничений.

14. Сравните преимущества и недостатки бензиновых фракций различных процессов нефтепереработки в качестве компонентов моторного топлива.

15. Назовите сырьевые источники дизельных топлив.

16. Дайте определение понятию «цетановое число». Какие его значения являются оптимальными для товарных дизельных топлив? Какие существуют нормативы для цетанового числа дизельных топлив в России и за рубежом?

17. Дайте сравнительную оценку значений цетановых чисел различных классов углеводородов и сделайте вывод об их значимости в товарных дизельных топливах.

18. Изложите требования к содержанию серы в товарных дизтопливах в России и за рубежом в настоящее время и на перспективу до 2015 г.

19. Изложите значимость температуры застывания и вязкости для оценки качества дизельного топлива. Каковы требования по этим показателям для различных марок дизельного топлива в российских стандартах?

20. Изложите значимость показателя фракционный состав для оценки качества дизельного топлива. Каковы требования по этому показателю для различных марок дизельного топлива в российских стандартах? Сравните нормативные требования по этому показателю в России, США и Западной Европе.

21. Изложите значимость концентрации ароматических углеводородов для оценки качества дизельного топлива. Каковы требования по этому показателю для различных марок дизельного топлива в российских стандартах и за рубежом?

22. Какие присадки применяют для повышения качества дизельных топлив?

23. Приведите основные требования к качеству дизельных топлив согласно ТУ 38.401-58-296-01?

24. Изложите основные требования стандартов России и США к фракционному составу авиационного топлива и оцените значимость этого показателя.

25. Изложите основные требования стандартов России к вязкости и температуре кристаллизации авиационного топлива и оцените значимость этих показателей.

26. Изложите причины ограничения ароматических углеводородов в авиационном топливе. Назовите нормативные требования к российским реактивным топливам по содержанию ароматических углеводородов, величинам высоты некоптящего пламени и люминометрического числа.