No Image

Какое октановое число у авиационного керосина

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
12 марта 2020

Содержание статьи

  • Авиационный бензин: характеристика
  • Что такое октановое число бензина
  • Почему самолет АН-2 прозвали кукурузником

Авиационный бензин характеризуется следующими базовыми показателями.

Детонационная стойкость. Данный параметр указывает, насколько пригодно топливо для использования в агрегатах с высокой степенью сжатия поступающей смеси. Нормальная работа авиационного мотора подразумевает исключение возгорания от детонации.

Химическая стабильность. Показатель горючей жидкости, который оценивает уровень ее противостояния изменениям во время эксплуатации, транспортировки и хранения.

Фракционный состав. Эта характеристика определяет степень испаряемости бензина, которая указывает на образование топливно-воздушной смеси.

Виды авиационного бензина

Авиационное топливо подразделяется на два основных вида – прямогонный бензин и актил-бензин. Первый вид горючей смеси для летательных аппаратов был очень востребован в середине 20 века. Прямогонное топливо изготавливается путем ректификации и последующего отбора нефтяных фракций, которые из-за процедуры специального нагрева испаряются. Причем бензин относится к первому сорту, когда фракции испаряются при температуре до 100 °C. Если же температура для испарения фракций достигает 110 °C, то горючая смесь считается «специальной» категории. А при испарении нефтяных фракций при температуре, достигающей 130 °C, авиационное топливо принадлежит ко второму сорту качества.

Несмотря на имеющиеся различия в параметрах авиационного бензина, изготовленного путем перегонки, из-за его сортамента, низкие показатели октанового числа (ОЧ) их все-таки объединяют. Следует учитывать, что в настоящее время прямогонный бензин для летательных аппаратов с ОЧ выше 65 можно произвести только из нефти, добывающейся на территории Азербайджана, Средней Азии, Краснодарского края и Сахалина. Все остальное нефтяное сырье может служить лишь для изготовления топлива с худшими показателями октанового числа из-за высокого содержания в нем парафиновых углеводородов.

К непосредственным достоинствам прямогонного бензина для авиации следует относить высокую стабильность, хорошую испаряемость, прекрасные антикоррозийные параметры, малую гигроскопичность, устойчивость к низким температурам и отличную теплопроводность.

Октановое число

Для того чтобы определить качество авиационного бензина необходимо в первую очередь разобраться с таким его параметром, как октановое число. ОЧ горючего материала определяет степень его стойкости к детонации. Другими словами, этот показатель показывает возможность топливной жидкости самовоспламеняться при сжатии в двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, ОЧ равняется содержанию в горючей смеси изооктана и н-гептана, которые непосредственно влияют на стойкость авиационного бензина к детонации.

Определение ОЧ исследуемого образца топливной смеси осуществляется в стандартных условиях при установлении эквивалента по сопротивлению и детонации с известными показателями. В данном контексте следует принять во внимание, что плохо окисляющийся изооктан имеет стойкость к детонации 100 ед., а вещество н-гептан, мгновенно детонирующее при малейшем сжатии, характеризуется аналогичным показателем, принятым равным нулю. А для определения устойчивости к детонации бензина, у которого октановое число превышает 100 единиц, создали специальную шкалу, в которой используется изооктан с добавкой тетраэтилсвинца в разном количестве.

Следует знать, что ОЧ бывают исследовательскими (ОЧИ) и моторными (ОЧМ). Первый тип ОЧ показывает, как при средней и малой нагрузке двигателя реагирует авиационный бензин. Для определения данного показателя применяется специальная установка в виде одноцилиндрового мотора, конструкция которого сжимает топливо с переменной нагрузкой. При этом частота вращения коленвала равняется 600 оборотов в минуту при температуре 50 °C.

ОЧМ демонстрирует, каким образом горючая жидкость реагирует на повышенные нагрузки. При этом методология аналогична предыдущей за исключением того, что частота вращения коленвала составляет 900 оборотов в минутк, а температура воздуха на испытаниях достигает 150°C .

Особое значение в части, касающейся увеличения ОЧ, приобретают присадки, благодаря которым достигается его уровень, необходимый для авиации (не менее 95 единиц). Раньше для целей увеличения ОЧ использовалась этиловая жидкость, а сегодня применяются целые комплексы, содержащие кислородосодержащие компоненты, эфиры, стабилизаторы, красители, антикоррозийные вещества и т.д.

Читайте также:  Замена троса ручника на калине своими руками

Бензин Б 91 115 и Avgas 100 ll

Авиационный бензин Б 91 115 представляет собой топливную смесь, которую получают за счет прямой перегонки с применением каталитического риформинга. В его состав включены алкилбензолы, толуол и различные присадки (этил, антиокислитель, краситель). В свою очередь, авиационный бензин Avgas 100 ll состоит из смеси подобных высокооктановых и базовых компонентов. Однако для получения данной марки авиационного горючего добавляют кроме того краситель и присадки, препятствующие образованию коррозии и статического электричества.

Основными отличительными свойствами этих марок авиационного топлива является сортность применяемых присадок и компонентов, в которых содержится различный уровень тетраэтилсвинца. Так, в первосортном топливе тетраэтилсвинца должно быть не больше 2,5 г/л, а во втором – 0,56 г/л. Буквенный шифр «ll» в маркировке авиационного топлива означает низкое содержание в нем свинца, наименьшее количество которого в первую очередь влияет на его улучшенные экологические характеристики. Следует учитывать, что российское законодательство не регламентирует добавление в состав авиационного топлива присадок против коррозии, кристаллизации и статики.

Сортность и производство

На устойчивость к взрыву при работе двигателя внутреннего сгорания на максимальной мощности в первую очередь влияет сортность топливной смеси. Например, горючее №115 допускает прирост рабочей мощности на 15% больше, чем авиационное топливо, созданное на изооктане. Авиационный бензин Avgas 100 ll согласно технической документации имеет сортность не менее 130 единиц. У топлива же марки 91 115 этот показатель превышает 115 единиц, что прописано в ГОСТ 1012. Топливо Avgas 100 ll даёт прирост к мощности, но только в том случае, если двигатель работает на обогащённой смеси. Мощность в этом случае увеличивается на 15% по сравнению с авиационным бензином марки Б 91 115.

Производство авиационного бензина представляет собой достаточно сложный процесс, заключающийся в следующих технологических операциях:

— производство различных компонентов (стабильный катализатор, толуол и т. д.);

— процесс фильтрации присадок и других компонентов;

— смешивание присадок и компонентов.

В России авиационный бензин не производится из-за наличия запрета на изготовление этила. Однако при условии закупки недостающего компонента за границей РФ изготовление топлива для летательных аппаратов будет экономически не обоснованным, что связано с небольшими объемами его использования.

Авиационное топливо обязательно содержит тетраэтилсвинец (ТЭС), который существенным образом улучшает его детонационные характеристики. Кроме того, этот компонент увеличивает износоустойчивость трущихся элементов двигателя. Однако ТЭС в чистом виде не используется, а его концентрация в применяемой для этих целей этиловой жидкости составляет 50%.

Согласно ГОСТ к авиационному бензину применяются более жесткие требования, чем к автомобильным видам топлива. А его производство подразумевает четкое число технологических процессов.

СВОЙСТВА ТОПЛИВ

Требования к топливам Свойства бензинов Нормируемые показатели бензинов Авиационный бензин
Реактивное топливо Дизельное топливо Жидкие топлива

Характеристика авиационного бензина

Авиационные бензины предназначены для применения в поршневых авиационных двигателях малых винтовых самолетов и вертолетов. В отличие от автомобильных двигателей в авиационных используется в большинстве случаев принудительный впрыск топлива во впускную систему, что определяет некоторые особенности авиационных бензинов по сравнению с автомобильными. В связи с тем что к авиационным бензинам предъявляются более жесткие требования, чем к автомобильным, в их состав входят компоненты ограниченного числа технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, алкилирования, ароматизации, реже продукты изомеризации. Продукты вторичных процессов, содержащие олефиновые углеводороды, для получения авиационных бензинов не используются. К основным показателям качества авиационного бензина относятся достаточная детонационная стойкость на богатой и бедной топливно-воздушной смеси, оптимальный фракционный состав, низкая температура кристаллизации, небольшое содержание смолистых веществ, кислот и сернистых соединений, высокие теплота сгорания и стабильность при хранении. Для авиационных двигателей требуется топливо с такими же и даже более высокими антидетонационными характеристиками, чем у чистого изооктана. Поэтому оценивать антидетонационные свойства авиационных бензинов только на бедной смеси (по октановому числу) недостаточно, так как на форсированных режимах (взлет) авиадвигатели работают на богатых смесях.

Читайте также:  Последствия отзыва лицензии у страховой компании

Сортность, состав авиационного бензина

Оценка антидетонационных свойств авиационных бензинов на богатых смесях проводится не только по октановому числу, но и по показателю сортности. называется число, показывающее в процентном отношении, какую мощность может развивать двигатель на испытуемом бензине по сравнению с изооктаном, сортность которого, как и октановое число, принята за 100. Например, бензин Б 91/115 соответствует топливу с октановым числом 91 и сортностью 115, т. е. на бензине с такой сортностью двигатель развивает мощность на 15% больше, чем на изооктане.

Авиационные бензины выпускают следующих марок:

  • Б-91/115, Б-95/130 (ГОСТ 1012-72);
  • Б-100/130 (ТУ 38.401-58-197-97);
  • Б-92 (ТУ 38.401-58-47-92);
  • Б-70 (ТУ 38.101913-82).

Эти бензины не имеют сортов по сезонам, так как температура среды (в полете) мало изменяется в течение года. К ним добавляют значительно большее количество тетраэтилсвинца (от 2,5 до 3,3 г/кг), для них ужесточены нормы по кислотности, содержанию смол и серы. Для обеспечения требований ГОСТ и ТУ по детонационной стойкости, теплоте сгорания, содержанию ароматических углеводородов (чем больше в авиабензине ароматических углеводородов, тем выше его сортность на богатой смеси, но выше температура начала кристаллизации и выше вероятность образования паровых пробок в цилиндрах двигателей) к базовым авиационным бензинам добавляют такие компоненты, как алкилбензин, изомеризат, толуол (не более 20% об.) и пиробензол (не более 10% об.). В качестве антиокислителя применяется n-оксидифениламин, добавляемый в количестве 0,004-0,005% (масс.). Авиационные бензины окрашивают в яркие цвета: оранжевый, зеленый и желтый, что свидетельствует о наличии в топливе ядовитой этиловой жидкости. В настоящее время авиационных бензинов вырабатывается около 2% от общего объема всех бензинов.

Требования по ГОСТ 1012-72

Показатель Норма по маркам
Б-95/130 Б-91/115
Содержание тетраэтилсвинца, г/кг, не более 3,1 2,5
Октановое число (моторный метод), не менее 95 91
Сортность на богатой смеси, не менее 130 115
Фракционный состав:
температура НК, °С, не ниже 40 40
10% отгоняется при температуре, °С, не выше 82 82
50% отгоняется при температуре, °С, не выше 105 105
90% отгоняется при температуре, °С, не выше 145 145
97,5% отгоняется при температуре, °С, не выше 180 180
Давление насыщенных паров, Па (мм рт.ст.):
не менее 33325 (250) 29326 (220)
не более 45422 (340) 47988 (360)
Удельная теплота сгорания, кДж/кг (ккал/кг), не менее 42497 (10250)
Содержание серы, % маcc., не более 0,03 0,03
Содержание ароматических углеводородов, % масс., не более 35 35
Температура начала кристаллизации, °С, не выше -60 -60

Требования к характеристикам авиационного бензина

Для приведения топлив выпускаемых в РФ к требованиям экологических стандартов Евро-2,3,4,5 5 сентября 2008 г. в соответствие с Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2008 г. N 118 г. в силу вступил Технический регламент "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту".

Авиационный бензин с октановым числом не менее 99,5 и сортностью не менее 130 может содержать краситель голубого цвета.

Авиационный бензин должен обладать стабильностью к окислению и не должен содержать поверхностно-активные вещества и другие химические вещества в количестве, ухудшающем его свойства.

Авиационный бензин может содержать тетраэтилсвинец. Авиационный бензин должен использоваться только в летательных аппаратах, использование этого бензина для других целей запрещается.

Читайте также:  Где вход и выход на радиаторе печки

Октановое число топлива и его роль

Октановое число является мерой производительности топлива. Оно измеряется относительно чистого изооктана, которому присваивается условное значение 100. Чем выше октановое число, тем больше сжатия потребуется для детонации топлива.

С другой стороны, октан – это не только оценочная шкала, используемая для классификации бензина по его антидетонационным свойствам, но и реально существующий углеводород парафинового ряда. Его формула близка к C8H18. Нормальный октан — это бесцветная жидкость, которая содержится в кипящей нефти примерно при температуре 124,6 0 С.

Обычный бензин представляет собой (если исключить влияние этанольного компонента) смесь из нескольких углеводородов. Поэтому октановое число высчитывается как количество атомов октана в молекуле бензина.

Справедливо ли всё вышеописанное к керосину как топливу?

Спорность некоторых моментов и аргументов

Несмотря на общность происхождения и близость по химическому составу, керосин с физико-химической точки зрения существенно отличается от бензина. Различия состоят в следующем:

  1. Технически любой керосин значительно ближе к дизельному топливу, которое, как известно, характеризуется цетановым числом. Поэтому керосин может быть использован в двигателях с дизельным циклом, которые основаны на самопроизвольной детонации топлива под давлением. В двигателях внутреннего сгорания керосин не применяется, за исключением небольших поршневых самолётов.
  2. Температура вспышки керосина сильно разнится по маркам, поэтому и условия его воспламенения в двигателе также будут различными.

  1. В некоторых старых учебниках и справочниках приводятся так называемые условные октановые числа для дизельного топлива. Их значение составляет 15…25. Это ничтожно мало в сравнении с аналогичными показателями для бензина, но необходимо учитывать тот факт, что дизельное топливо сжигается в совершенно другом типе двигателя. Дизель имеет низкую летучесть, низкое сопротивление детонации, и одновременно высокую энергию на единицу объёма.
  2. Принципиальная разница между бензином и керосином заключается в том, что керосин на самом деле представляет собой смесь более чем одного линейного или разветвлённого алканового углеводорода, причём ни один из них не имеет двойных или тройных связей. Со своей стороны, октан является одной из алкановых групп углеводородов, и является основным компонентом бензина. Поэтому определять так называемое октановое число керосина можно было лишь после того, как каким-то образом отделить один алкановый углеводород от другого.

Как же определять эффективность керосина как топлива?

Во всяком случае, не по октановому числу: его для керосина не существует. Многочисленные эксперименты, которые проводились в лабораторных, а не в промышленных условиях, давали значительное расхождение конечных результатов. Объясняется это следующим. При перегонке сырой нефти образуется промежуточная фракция между бензином и керосином, часто называемая нафтой или лигроином. Необработанная нафта для смешивания с бензином непригодна, так как снижает его октановое число. Нафта не подходит и для смешивания с керосином, поскольку, помимо соображений производительности, она снижает температуру вспышки. Поэтому нафту в большинстве случаев подвергают паровой конверсии с получением топливного газа или синтез-газа. Продукты перегонки при получении керосина могут иметь различный фракционный состав, который непостоянен даже в пределах одной партии нефтепродукта.

В заключение отметим, что авиационный керосин ТС-1 используется в качестве топлива для реактивных самолётов. Реактивный двигатель представляет собой газовую турбину, где горение продолжается в камере сгорания. Это отличает такие двигатели от дизельных или бензиновых, где воспламенение происходит на необходимой стадии в термодинамическом цикле. Для такого керосина также корректнее подсчитывать цетановое, а не октановое число.

Следовательно, для керосина нет, и не может быть аналога с октановым числом бензина.

«>

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
Adblock detector