Марки ТРД - Хропотинский (1). Контрольная работа по дисциплине Химия и технология горючего на тему Современные марки топлив для реактивных двигателей в России и мире (номенклатура, состав, технология получения, основные отличия)

• Название: Контрольная работа по дисциплине Химия и технология горючего на тему Современные марки топлив для реактивных двигателей в России и мире (номенклатура, состав, технология получения, основные отличия)
• Дата: 23.05.2021
• Размер: 168.99 Kb.
• Имя файла: Марки ТРД - Хропотинский (1).docx
• Тип: Контрольная работа; #208615
• страница: 2 из 4

1. 
   Марки реактивных топлив США и России………………………......... 5
   
2. 
   Основные требования к физико-химическим свойствам реактивных
   

топлив……………………………………………………………………….. 8

1. 
   Температура начала кристализации…………………………….. 12
   
2. 
   Нагарообразующие свойства……………………………………. 12
   
3. 
   Термостабильность топлива…………………………………….. 15
   
2. 
   Присадки к топливам………………………………………………….. 19
   
   1. 
      Антистатическая…………………………………………………. 19
      
   2. 
      Противоводокристаллизационная………………………………. 19
      
   3. 
      Антиокислительная……………………………………………… 20
      
   4. 
      Противоизносная………………………………………………… 20
      
3. 
   Получение и перспективы производства реактивных топлив……… 21
   
4. 
   Производство в России………………………………………………... 25
   

Заключение………………………………………………………………… 26

Список используемых источников...……………………………………... 27

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ДНП - давлением насыщенных паров

ВРД - воздушно-реактивный двигатель

ВВЕДЕНИЕ
В данной работе предстоит ознакомиться с различными марками реактивных топлив для реактивных двигателей самолетов, основными требованиями к физико-химическим свойствам реактивных топлив, присадками и перспективами производства этих топлив.

Реактивные топлива предназначены для реактивных двигателей самолетов, вертолетов и ракет. Мировое производство реактивного топлива составляет в среднем 5% от объема перерабатываемой нефти (примерно 2% - в Европе и развивающихся странах и 7% - в Северной Америке). В мирное время военные потребляют около 10% от общих ресурсов реактивных топлив.

Для справки: масса топлива составляет от 30 до 60% от взлетной массы самолета, что делает особо важной роль топлива.

Топлива эти однокомпонентные (т.е. смешение их не допускается), с жестко оговоренной технологией получения.

Они должны обеспечивать:

- надежный запуск двигателя в любых условиях;

- устойчивое горение в быстро движущемся потоке воздуха;

- полное сгорание без дыма и нагара;

- высокую скорость и дальность полета и безаварийность.

Цель работы:

- ознакомиться с основными марками топлива для реактивных двигателей России и мира.

Задачи:

- изучить основные требования к физико-химическим свойствам реактивных

топлив;

- ознакомиться с основными присадками к реактивным топливам;

- ознакомиться с получением и перспективами производства реактивных топлив.

1. МАРКИ ТОПЛИВ США И РОССИИ

реактивный топливо присадка двигатель

Топлива США разрабатывались начиная с 40-х годов ХХ века.

JP-1. Введено в апреле 1944 г. (первое реактивное топливо). В первые годы его выработка составляла 60 тыс. gal(US)/сут, что удовлетворяло потребности в нем в период войн, поэтому начались поиски топлива более доступных спецификаций.

JP-2. Введено в 1945 г. Оно было более широкого фракционного состава, поэтому ресурсы его были больше. Использовано как экспериментальное и сейчас не используется.

JP-3. Разработано в 1947 г. как смесь бензина и керосина с широким фракционным составом. Его ресурсы (выход около 45% на нефть) вполне обеспечивали потребности, но обнаружились значительные потери топлива на больших высотах (из-за высокого ДНП). Поэтому использовано только как экспериментальное.

JP-4. Введено в 1951 г. как вариант JP-3 с низким ДНП. Оно представляло собой смесь нафты с керосином. Нормы его показателей пересматривались в 1953 и 1955 годах. Выпускается до настоящего времени и числится как топливо Jet-B в гражданской авиации и как F-40 в номенклатуре НАТО.

JP-5. Введено в 1952 г. в качестве топлива для самолетов на авианосцах (как менее опасное, чем JP-4). Имеет низкую летучесть и высокую температуру вспышки (+60°С). Используется также для президентских самолетов и для полетов в Арктику. Выпускается до настоящего времени, но узкий фракционный состав ограничивает его ресурсы в сравнении с JP-4.

JP-6. Экспериментальный керосин высокой термостабильности. Применения не нашел и поэтому не используется.

JP-7. Керосин исключительно высокой термостабильности для сверхзвуковых самолетов SR-71 и «Blackbird».

JP-8. Введено в 1968 г. По свойствам идентично коммерческому топливу гражданской авиации Jet A-1 с высокой температурой вспышки (40°С) и поэтому было выбрано на замену JP-4. У него один недостаток – высокая температура кристаллизации (-15°С), что делает его неприемлемым для использования в управляемых баллистических ракетах.

JP-9. Топливо очень высокой плотности (смесь синтетических компонентов). Используется как стартовое топливо крылатых ракет и для прямоточных ВРД.

JP-10. Подобно JP-9.

JP-TS. Смесь на основе высококачественного керосина высокой термостабильности для самолетов U-2.

Топлива России разрабатывались почти в те же годы.

Т-1. Введено в 1948г. Представляет собой прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,1%. Ориентировано на получение из нефтей Баку. Имеет широкий фракционный состав и относительно высокую норму по минимальной плотности. Фракционный состав (Фр. с.) 130-280°С.

ТС-1. Взаимозаменяемо с Т-1. Прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,25% (впервые получено из нефтей междуречья Урал-Волга). Фракционный состав определяется нормами на другие показатели. Малая термостабильность. Вырабатывается и в настоящее время. Фр. с. – 130-240°С.

Т-2. Дистиллят широкого фракционного состава (100-280°С) из высокосернистых нефтей, имеющий высокую летучесть. Топливо введено в 1957 г. с целью расширения ресурсов авиатоплив. В настоящее время не выпускается и считается резервным.

Т-3. Специально вырабатывалось для ГДР (нормы не опубликованы).

Т-4. Введено в 1957 г. как временное и имеющее широкий фракционный состав и высокое содержание серы. Имело малую термостабильность и окислялось при хранении (вероятно, его получали из дистиллятов вторичного происхождения – крекинга и т.п.).

Т-5. Разработано как топливо для прямоточных ВРД. Спецификации опубликованы в 1959 г. Имеет малую термостабильность, высокую плотность и вязкость и широкий фракионный состав.

Т-6. Введено в 1966 г. для сверхзвуковой авиации (с числом М до 4). Фракция 195-315°С первичной перегонки нефти с последующим гидрированием или фракция 195-300°С газойля каталитического крекинга с последующей гидродеароматизацией. Обладает высокой плотностью (0,845 г/см3), высокой температурой вспышки, большой теплотой сгорания (36 МДж/л), малым содержанием серы (0,05%) и ароматических углеводородов (5-8%). Имеет высокую термостабильность.

Т-7. Вторичное гидроочищенное топливо. Введено в 1966 г. для сверхзвуковой авиации (с числом М более 1) с целью использования в гражданских самолетов (под индексом ТС-1г), но несомненно пригодно как топливо для военных самолетов. Вырабатывалось из малосернистых нефтей. Термостабильно.

Т-8В. Впервые введено в 1968 г. специально для первого отечественного сверхзвукового гражданского самолета ТУ-144 (до М=2,5). Прямогонная фракция 170-280°С с последующей каталитической гидродеароматизацией. Имеет хорошую термостабильность и малую испаряемость.

РТ. Впервые введено в 1970 г. для дозвуковых самолетов (но может использоваться до М=1,5). Фракция 135-280°С первичной перегонки нефти с последующей гидроочисткой. Содержит смазывающие присадки. Высокая термостабильность (подобно Т-7). Потенциально может использоваться, когда требуется повышенная выработка реактивных топлив ( в частности, для замены ТС-1).

Таким образом, в настоящее время вырабатываются реактивные топлива:

- дозвуковые Т-1 и ТС-1 по ГОСТ 10227 (аналог США - JP-4);

- переходное РТ по тому же ГОСТ, которое может использоваться как для звуковых самолетов, так и для сверхзвуковых с числом М до 1,5 (аналог США – JP-5);

- сверхзвуковые Т-6 по ГОСТ 12308 ТУ 38 101629, а также Т-8В по ТУ 38 101560;

- ракетные (марки определяются соответствующими ТУ).

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ

СВОЙСТВАМ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ
В таблице 1, приведены нормы на показатели качества всех марок реактивных топлив. Рассмотрим основные физико-химические свойства реактивных топлив и определим, какое значение они имеют для работы двигателей самолетов.

Фракционный состав определяется в основном нормами на плотность, вязкость и температуру кипения.

Американское топливо JP-4 имеет пределы кипения 120-250°С. В зависимости от конкретной нефти состав подбирается таким, чтобы были в норме плотность, вязкость и температура начала кристаллизации.

Вязкость, иначе называемая «противоизносное свойство», определяет распыляемость топлива, его прокачиваемость в топливной системе и износ плунжеров насоса.

Чем меньше вязкость, тем лучше топливо распыляется и выше дисперсность микрокапель. Прокачиваемость также улучшается с уменьшением вязкости.

А вот износ насоса зависит от вязкости сложнее: при увеличении вязкости смазка насоса улучшается, но до определенных пределов-когда вязкость увеличивается так сильно, что затрудняет прокачиваемость и растут затраты энергии на привод насоса. Поэтому при больших значениях вязкости существует верхнее ограничение по вязкости, а при малых – нижнее. Исходя из этого, нормы на кинематическую вязкость таковы, что при 20°С для всех топлив, кроме Т-6, действует нижнее ограничение (норма «не менее»), а во всех остальных случаях действует верхнее ограничение (норма «не более»).

Таблица 1 - Характеристики реактивных топлив

Показатели	ТС-1*	Т-1	Т-1С	Т-2	РТ	Т-6	Т-8В
Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее	780(775)	800	810	755	775	840	800
Фракционный состав:
температура начала перегонки , °С:
не ниже	-	-	-	60	135	195	165
не выше	150	150	150	-	155	-	-
отгоняется при температуре, °С, не выше:
10 %	165	175	175	145	175	220	185
50 %	195	225	225	195	225	255	Не норм.
90 %	230	270	270	250	270	290	Не норм.
98 %	250	280	280	280	280	315	280
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:
20 °С, не менее	1,30(1,25)	1,50	1,50	1,05	1,25	<4,5	>5
-40 °С, не более	8	16	16	6	16	60	16
Низшая теплота сгорания, кДж/кг, не менее	43120(42900)	42900	42900	43100	43120	42900	42900
Высота некоптящего пламени, мм, не менее	25	20	20	25	25	20	20
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива	<0,7	<0,7	<0,7	<0,7	0,2-0,7	0,4-0,7	0,4-0,7
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более	2,5 (3,5)	2,0	2,0	3,5	0,5	0,8	0,9
Температура, °С:
вспышки в закрытом тигле, не ниже	28	30	30	-	28	62	45
начала кристаллизации, не выше	-60	-60	-60	-60	-55	-60	-50
Термоокислительная стабильность в статических условиях при 150 °С, не более:
содержание осадка, мг/100 см3 топлива	18	35	6	18	6	6	6
содержание растворимых смол, мг/100 см3 топлива	-	-	-	-	30	60	-
содержание нерастворимых смол, мг/100 см3 топлива	-	-	-	-	3	Отс.	-
Продолжение таблицы
Показатели	ТС-1*	Т-1	Т-1С	Т-2	РТ	Т-6	Т-8В
содержание фактических смол, мг/100 см3, не более	3(5)	6	6	5	4	4	4
Массовая доля, %, не более:
ароматических углеводородов	22	20	20	22	22	10	22
общей серы	0,20(0,25)	0,10	0,10	0,25	0,10	0,05	0,10
меркаптановой серы	0,003(0,005)	-	0,001	0,005	0,001	Отс.	0,001
нафталиновых углеводородов	-	-	-	-	1,5	0,5	2,0
Зольность, %, не более	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003
Люминометрическое число, не ниже	-	-	-	-	50	45	50
Термоокислительная стабильность динамическим методом при 150-180 °С:
перепад давления на фильтре за 5 ч, кПа, не выше	-	-	-	-	10	10	10
отложения на подогревателе, баллы, не более	-	-	-	-	2	1	1
Взаимодействие с водой, баллы, не более:
состояние поверхности раздела	1	-	-	-	1	1	1
состояние разделенных фаз	1	-	-	-	1	1	1
Удельная электрическая проводимость, пСм/м:
при температуре заправки техники, не менее	50	-	-	50	50	-	50
при 20 °С, не более	600	-	-	600	600	-	600
Давление насыщенных паров, гПа не более,	-	-	-	133	-	-	-
* В скобках приведены значения показателей для ТС-1 первого сорта, отличные от значений для высшего сорта.
Примечания_1'>Примечания 1. Для всех топлив: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыл нафтеновых кислот, механических примесей и воды - отсутствие; испытание на медной пластинке при 100 °С в течение 4 ч - выдерживает. 2. Удельная электрическая проводимость нормируется только для топлив, содержащих антистатическую присадку "Сигбол".
Продолжение таблицы
Примечания 3. Топлива ТС-1 высшего и первого сорта, Т-2 и РТ, предназначенные для применения во всех климатических зонах, за исключением района I 1 (по ГОСТ 16350-80), допускается вырабатывать с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С. Допускается применять в климатическом районе I 1 (ГОСТ 16350-80) топлива ТС-1 и РТ с температурой начала кристаллизации не выше -50 °С при температуре воздуха у земли не ниже -30 °С в течение 24 ч до вылета. Топливо для применения в климатическом районе I 1 с температурой начала кристаллизации не выше -55 °С (РТ) и -60 °С (ТС-1) вырабатывают по требованию потребителей. 4. Топливо Т-1С предназначено для специального потребления. 5. В топливе после длительного хранения (более 3 лет) допускается отклонение от норм, указанных в таблице: по кислотности - на 0,1 мг КОН/ 100 см3 топлива; по содержанию фактических смол - на 2 мг/100 см3 топлива; по количеству осадка при определении термоокислительной стабильности в статических условиях - на 2 мг/100 см3 топлива