石油煉制工程--噴氣燃料.ppt

1、1,第三節(jié) 噴氣燃料(航空煤油）,一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求 二、噴氣燃料的燃燒性能 三、噴氣燃料的安定性 四、噴氣燃料的低溫性能 五、噴氣燃料的腐蝕性 六、噴氣燃料的清潔度 七、噴氣燃料的起電性 八、噴氣燃料的潤(rùn)滑性 九、噴氣燃料的牌號(hào),一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求,噴氣燃料用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)燃式航空發(fā)動(dòng)機(jī)相比，有如下特點(diǎn)： 飛行高度高：一般在2000030000m高空飛行。 飛行速度快：目前飛行速度已提高到3M以上。 發(fā)動(dòng)機(jī)重量輕：飛行速度越快，重量減輕越多。 燃油轉(zhuǎn)化為功的效率高：飛行速度越高，燃料轉(zhuǎn)化為功的效率也就越高，耗油量越低。 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的

2、分類 根據(jù)燃料燃燒所需氧化劑的差別，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為： （1）火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 在大氣層外飛行，需自帶氧化劑。,一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求,（2）空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 利用空氣中的氧作為氧化劑使燃料燃燒。適合于大氣層中。 無壓氣機(jī)式 沒有壓縮機(jī)構(gòu)，空氣以高速進(jìn)入氣道，在進(jìn)氣道內(nèi)速度逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Α?有壓氣機(jī)式 有壓縮機(jī)構(gòu)，壓氣機(jī)。都有核心部件燃?xì)獍l(fā)生器（壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪），故統(tǒng)稱為燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。,一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求,1、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程 各部件作用： (1)壓縮機(jī)：壓縮空氣，提高空氣壓力以提高熱能利用程度。 (2)燃燒室：空氣與燃料混合在此燃燒，產(chǎn)生高溫

3、、高壓氣體，膨脹將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。 (3)渦輪：將燃燒的部分熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)壓縮機(jī)和其它附件工作。 (4)尾噴管：使高壓、高溫氣體膨脹和加速。 工作原理： (1)進(jìn)氣 在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入離心式壓縮機(jī)，一般是迎面進(jìn)入。 (2)壓縮 空氣被壓縮，T0.30.5 MPa，P150200，30%左右的空氣以4060m/s的速度進(jìn)入燃燒室。,一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求,(3)燃燒 壓縮空氣進(jìn)入燃燒室與噴嘴噴出的燃料混合成可燃混合氣并在燃燒室內(nèi)連續(xù)不斷地燃燒。 (4)作功 燃燒后高溫氣體與70%左右的冷空氣混合后溫度降低，進(jìn)入渦輪。推動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)工作。然后

4、進(jìn)入尾噴管以高 速噴出，產(chǎn)生反作用力推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。 與汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別 （1）在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料與空氣同時(shí)進(jìn)入燃燒室，一經(jīng)點(diǎn)燃，可燃混合氣是連續(xù)燃燒的，而活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給和燃燒則是周期性的。 （2）活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒是在密閉的空間進(jìn)行，而噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)則是在3050m/s的高速氣流中進(jìn)行，故燃燒速度必須大于氣流速度，否則會(huì)火焰中斷。,一、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程及其對(duì)燃料的要求,2、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料的要求 良好的燃燒性能。熱值、穩(wěn)定性、起動(dòng)性、生炭性。 良好的潔凈性?？刂茩C(jī)械雜質(zhì)、水、表面活性劑。 良好的低溫性。不析出烴結(jié)晶和冰晶體。 良好的安定性。貯運(yùn)和使用時(shí)不變質(zhì)、不產(chǎn)生沉淀。 無腐蝕性

5、。燃油系統(tǒng)不發(fā)生液相腐蝕，燃?xì)庀到y(tǒng)不發(fā)生氣相腐蝕。 適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑性能。滿足燃料泵的潤(rùn)滑。 適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)性能。保證燃燒穩(wěn)定，在高空中不產(chǎn)生氣阻，蒸發(fā)損失小。 較高的熱值和密度。 較小的起電性。,二、噴氣燃料的燃燒性能,1、噴氣燃料的啟動(dòng)性、燃燒穩(wěn)定性及燃燒完全度 啟動(dòng)性 低溫迅速啟動(dòng)，熄火迅速再點(diǎn)燃。 影響因素：自燃點(diǎn)，蒸發(fā)性等 穩(wěn)定性 在高空中不穩(wěn)定的原因主要是氣壓和溫度較低。 影響因素： 蒸發(fā)性 ：太大要發(fā)生氣阻，太小要熄火 化學(xué)組成：烷烴，環(huán)烷烴燃燒極限寬，有利于穩(wěn)定燃燒；而芳烴發(fā) 燃燒極限小，容易熄火。 燃燒完全度 所謂燃燒完全度是指單位質(zhì)量燃料燃燒時(shí)實(shí)際放出的熱量占燃料凈熱值的百分率。,二

6、、噴氣燃料的燃燒性能,影響燃燒完全度的因素： 粘度 粘度過大：噴射射程遠(yuǎn)，液滴大，霧化不良，燃燒不均勻、不 完全，功率降低。 粘度過?。簢娚渖涑探鹧嫒紵齾^(qū)域?qū)挾?，易引起局部過熱。 蒸發(fā)性 蒸發(fā)性好的燃料能很快地與空氣形成可燃混合氣，燃燒完全度 高。餾分過重，不易蒸發(fā)，形成可燃混合氣的速度慢，其燃燒完全度也就低。一般噴氣燃料的終餾點(diǎn)都控制在300C以下。 化學(xué)組成 烴類的燃燒完全度隨化學(xué)組成按下列次序逐漸增大： 雙環(huán)芳烴單環(huán)芳烴帶側(cè)鏈芳烴雙環(huán)環(huán)烷烴單環(huán)環(huán)烷烴 異構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴。 由此可見，芳香烴含量越高，其燃燒完全度越差，限制芳香烴含量不大于20%。,二、噴氣燃料的燃燒性能,2、噴氣燃料生

7、成積炭的傾向 (1)積炭的危害 燃燒室火焰筒壁上形成積炭：惡化熱傳導(dǎo)、局部過熱，筒壁變形甚至破裂。 噴油嘴上生成積炭：燃料霧化變壞、火舌發(fā)生位移，燃燒狀況惡化并加速火焰筒壁生成積炭。 積炭脫落下后：進(jìn)入燃?xì)鉁u輪，造成堵塞、打壞葉片的事故。 (2)表征積炭?jī)A向的指標(biāo)生 影響積炭生成的主要因素是燃料的化學(xué)組成。 煙點(diǎn)(smoke point) 定義：指在規(guī)定條件下，油品在標(biāo)準(zhǔn)燈中燃燒，所能達(dá)到的無煙火焰最大高度，以mm表示。 煙點(diǎn)，生炭?jī)A向；含芳香烴，煙點(diǎn)。,二、噴氣燃料的燃燒性能,輝光值(luminometer number) 定義：人為規(guī)定異辛烷的輝光值為100，四氫萘的輝光值為0，而測(cè)定出來

8、的相對(duì)值。計(jì)算式： 輝光值=（T3- T1 ）/(T2- T1)X100 式中 T1 ， T2， T3分別表示燃燒四氫萘、異辛烷、試樣時(shí)火焰的溫升。 輝光值，表示燃燒性能越好，燃燒越完全，生成積炭的傾向。 輝光值的大小決定于燃料的化學(xué)組成，大致按下列順序遞減： 正構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴環(huán)烷烴烯烴芳香烴。,二、噴氣燃料的燃燒性能,3、熱值和密度 熱值分為質(zhì)量熱值和體積熱值，表示能量特性。 質(zhì)量熱值：指1kg燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，以kJ/kg表示。 質(zhì)量熱值，發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力，耗油率。 由于氫的質(zhì)量熱值比碳大得多，故氫碳比越高質(zhì)量熱值越大。 體積熱值：指1 燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，以kJ/表示。

9、因油箱體積有限，要求燃料有盡可能高的體積熱值。 體積熱值隨密度而。,二、噴氣燃料的燃燒性能,熱值與燃料組成,質(zhì)量熱值：烷烴環(huán)烷烴芳香烴 體積熱值：芳香烴環(huán)烷烴烷烴 質(zhì)量熱值與體積熱值的關(guān)系 質(zhì)量熱值與密度及體積熱值之間是相互矛盾的。為兼顧兩者，噴氣燃料較理想的組分是環(huán)烷烴。,三、噴氣燃料的安定性,噴氣燃料的安定性包括儲(chǔ)存安定性和熱安定性 1、儲(chǔ)存安定性(stability in storage) 噴氣燃料在長(zhǎng)期貯存過程中會(huì)有不同程度的變色，是由于燃料氧化生成膠質(zhì)的結(jié)果。 (1)不安定組分 烯烴、帶不飽和側(cè)鏈的芳烴以及含S、N、O的非烴。 (2)影響因素 最重要因素是溫度。溫度升高，氧化加快。此

10、外還有：水分、與空氣接觸、與金屬接觸等。 (3)評(píng)定指標(biāo) 與汽油和柴油相同，也是實(shí)際膠質(zhì)和酸度等。,三、噴氣燃料的安定性,2、熱安定性(thermal stability) 飛機(jī)在飛行的過程中，飛機(jī)體表面與空氣強(qiáng)烈的摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，飛機(jī)的表面溫度。油箱中燃料溫度也隨之，若熱安定性差時(shí)，會(huì)發(fā)生分解、氧化、生成膠質(zhì)及沉渣。 危害：堵塞濾清器、噴油嘴、霧化不良、燃燒不完全。 影響因素主要是燃料的化學(xué)組成：飽和烴生成沉淀物少，芳香烴成十倍多；燃料中的膠質(zhì)和含硫化合物也會(huì)降低其熱安定性。,四、噴氣燃料的低溫性能,指在低溫下，燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)中能順利地泵送和通過濾網(wǎng)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常供油的性能。

11、1、評(píng)定噴氣燃料低溫流動(dòng)性的指標(biāo) 噴氣燃料的低溫性能用結(jié)晶點(diǎn)或冰點(diǎn)表示。 2、影響噴氣燃料低溫流動(dòng)性的因素 (1)燃料的化學(xué)組成 噴氣燃料的結(jié)晶點(diǎn)與其烴類組成和餾分組成有關(guān)。 碳原子數(shù)量相同：正構(gòu)烷烴和芳香烴的結(jié)晶點(diǎn)環(huán)烷烴和烯烴的結(jié)晶點(diǎn)。 同一族烴：結(jié)晶點(diǎn)隨分子量的、沸點(diǎn)的而。 (2)燃料中的水分 隨著溫度，燃料對(duì)水的溶解度下降，變成冰晶，堵塞過濾器，導(dǎo)致供油不暢。 芳香烴對(duì)水的溶解度最高，限制芳香烴含量。,五、噴氣燃料的腐蝕性,燃料中有腐蝕作用的主要是含氧化合物、含硫化合物和水分。,六、噴氣燃料的清潔度,燃料中的各種污染物 (1)水分 惡化燃料的低溫流動(dòng)性、潤(rùn)滑性、腐蝕性； 生成絮狀物、滋長(zhǎng)

12、微生物。 (2)表面活性劑 增強(qiáng)油水乳化，使游離水難以分離； 降低過濾網(wǎng)上油膜的表面張力，使固體微粒和水分聚集在過濾器上； (3)固體物質(zhì) 在儲(chǔ)運(yùn)、使用過程中，可能混入固體雜質(zhì)，如塵土、砂礫、纖維；腐蝕產(chǎn)物如氧化鐵。 危害：損壞精密部件、堵塞油路。 (4)細(xì)菌 加速金屬腐蝕，大量繁殖堵塞過濾器。,七、噴氣燃料的起電性,1、產(chǎn)生靜電的原因 泵送燃料時(shí)，燃料與管壁、閥門、過濾器高速摩擦，油面積累大量靜電荷。 2、危害 產(chǎn)生電火花遇可燃混合氣，引起爆炸失火。 3、影響靜電荷積累的因素 電導(dǎo)率。 電導(dǎo)率小，相同條件下，靜電荷消失慢積累快；反之，電導(dǎo)率大，靜電荷消失快不易積累。 4、預(yù)防措施 防止靜電著火的最有效方法是加入抗靜電添加劑。,八、噴氣燃料的潤(rùn)滑性,1、潤(rùn)滑性對(duì)供油系統(tǒng)的影響 在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，高壓燃料油泵及噴油嘴的潤(rùn)滑是依靠燃料自身的潤(rùn)滑性能來進(jìn)行的。 若潤(rùn)滑性能不好，油泵的磨損增大，不僅降低油泵的使用壽命而且影響油泵的正常工作，引起發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)失常。 2、噴氣燃料化學(xué)組成對(duì)潤(rùn)滑性的影響 噴氣燃料的潤(rùn)滑性能是由其化學(xué)組成決定的。烴類潤(rùn)滑性能依下列次序