储运油料学小论文

长 江 大 学 储运油料学论文报告 题目 题目 喷气燃料喷气燃料 单位 石油工程学院 作者 作者 张张 龙龙 专业班级 专业班级 储运储运 11001 班班 40 COLLEGECOLLEGE OFOF PETROLEUMPETROLEUM ENGINEERINGENGINEERING 喷气燃料 张龙 长江大学石油工程学院 储运 11001 班 40 摘要摘要 喷气燃料是航空飞机的主要飞行燃料 为保证其质量的安全可靠性 须清楚其诸多物化 性质 并针对性质有效地改善油品质量及预防安全事故的发生 本文将对目前飞机使用的喷气燃料的性质 和指标以及如何改善油品质量作简要阐述 关键词关键词 喷气燃料 性能 添加剂 一 喷气燃料的燃烧性能 喷气燃料的燃烧性能包括 1 净热值与密度 2 燃料的雾化和蒸发性能 3 积碳 性能 4 燃气的气相腐蚀 一 净热值包括质量热值和体积热值 喷气燃料的能量特性可以用质量热值或者体 积热值表示 燃料的质量热值越高 耗油率越小 燃料的体积热值随其密度增大而增大 因为飞机的油箱体积有限 所以燃料的体积热值越大 飞机储备的能量越多 其航程越远 燃料的热值与密度都取决于其化学组成 氢气的燃烧值比碳大很多 因此 燃料的氢 碳质量比越大 其质量热值也越大 烷烃的氢碳比最大 芳香烃最小 所以烷烃的质量热 值最高 环烷烃次之 芳香烃最低 而它们的密度则正好相反 故质量热值与体积热值之 间存在着矛盾 为兼顾两者 理想的喷气燃料是含有较多的环烷烃 二 燃料的雾化和蒸发性能 喷气燃料的雾化程度严重影响燃烧的完全程度 燃烧 喷入燃烧室时雾化的越好 形成混合气的速度越快 其燃烧的程度也越高 影响雾化程度 的指标是燃料的粘度 当粘度过大时 喷射角小 雾滴大因而雾化不良 燃烧不完全 而 粘度过小 喷射角大射程近 易引起局部过热 燃料的蒸发性能对燃料的重启性 燃烧程度以及蒸发损失影响很大 蒸发性能好的燃 料与空气混合快 燃烧程度高 油耗低同时易启动 燃料的蒸发性取决于其组分中的轻组 分含量 但同时 蒸汽压过高也是不利的 在高空低压时容易引起气阻 飞机起飞时常常 因为蒸发过快造成燃料大量损失 三 喷气燃料在发动机中燃烧时生成积碳的现象称为燃料的积碳性 积碳可造成一 系列问题 如积聚在燃烧室火焰筒壁的积碳恶化导热 产生局部过热 使火焰筒壁变形 甚至产生裂纹 影响积碳生成的主要因素是燃料的化学组成 燃料中芳香烃最易生成积碳 因此 喷 气燃料标准中不仅限制芳香烃的含量不超过 20 而且同时限制萘系芳香烃的含量 控制喷气燃料积碳性能的指标有烟点 辉光点和萘系烃含量 其中烟点是指在特制的 灯具内在规定的条件下 测定燃料燃烧时无烟火焰的最大高度 以 mm 为单位 规定一般 不小于 25mm 辉光点主要用来表示燃料燃烧时的火焰辐射强度 辉光值越高 表明辐射 强度越低 燃烧越完全 国产喷气燃料规定辉光值不小于 45 四 燃气的气相腐蚀 喷气燃料在燃烧过程中 会对燃烧室有腐蚀作用 同时导向 器叶片和涡轮叶片也常受到燃烧产物的侵蚀 这种高温燃气对金属的侵蚀成为气相腐蚀 在喷气燃料中加入一定量的非活性硫化物 硫化物能在金属表面形成保护膜 能有效的防 止高温侵蚀作用 二 喷气燃料的低温性能 喷气燃料在飞机燃料系统中于低温下能否顺利地用油泵输送和通过过滤器 保证正常 供油的性能称为低温性能 影响燃料的低温性能的主要因素是燃料的化学组成和融水性 正构烷烃和某些芳香烃的结晶点高 而环烷烃和烯烃的结晶点较低 燃料中结晶点高 的组分很容易在低温下出现烃结晶 造成过滤器堵塞 引起供油不畅 因此 希望燃料的 结晶点低 但是这样会大大降低喷气燃料的产率 我国目前根据各地区不同的最低气温情 况 生产了适用于不同地区的喷气燃料 即达到了使用要求 又充分利用了我国石油资源 燃料中含有的微量水分在低温下也会形成结晶 造成过滤器堵塞 燃料中的水 于储运 保管 使用中管理不善使雨雪落入油品 除此之外 更重要的是烃类具有微弱的 溶水性 能吸收空气中的水蒸气 使得无水的燃料逐渐变得含水 水在燃料中的溶解度是 随温度升高而增大的 喷气燃料在储存中 当温度升高时对水的溶解度增大 燃料会从大 气中吸收水分 直至饱和 当温度降低时 水的溶解度也随之减小 使已溶解的少量水分 从油品中析出 成为游离水 沉积在油罐底部 这个过程反复多次 罐底水分就会增加 同时该过程还随着空气湿度增大和温度变化幅度的增大而变大 三 喷气燃料的洁净度 目前 喷气燃料的洁净度已成为影响飞行安全的极重要的因素之一 引起燃料洁净度 下降的主要物质有水分 固体杂质 表面活性物质以及细菌等因素 一 水分除了会增加燃料的腐蚀性 恶化低温性能之外 还能破坏燃料的润滑性 增大磨损 严重时会卡死油泵的柱塞 水分过多时会引起发动机熄火 水分还会引起燃料 中细菌滋生 细菌代谢生成的表面活性物质会污染油品 有的细菌产物会将硫酸盐还原成 硫化氢 使油品产生腐蚀性 加速燃料容器的腐蚀 同时在适宜的条件下 细菌还会大量 繁殖 造成过滤器堵塞 国际名航规定燃料中的悬浮水不能超过 0 003 二 固体杂质主要是指在油品的储存 使用过程中 由外界混入的尘土 沙粒 纤 维和腐蚀产生的黑色 Fe3O4 和红色的 Fe2O3 固体杂质对于燃料系统中的高压油泵和喷油嘴 的危害性很大 杂质进入喷油嘴会堵塞油路 减少供油 使涡轮所受燃气压力不均 严重 时会使涡轮机叶片根部出现断裂 甚至折断 国际名航规定 喷气燃料中固体颗粒直径不 得大于 5um 质量浓度不能超过 1mg L 三 表面活性物质是分子中同时具有亲水基团和亲油基团 能使界面张力急剧下降 的物质 喷气燃料中的活性物质很少 但是 即便如此 这些微量的活性物质对燃料的影 响却很大 当燃料中的活性物质含量达到 0 00005 0 00015 质量分数 时 燃料中的 游离水就难以分离干净 同时 会降低过滤器使用周期 表面活性物质还会形成黑色或绿 色的粘液 影响过滤器的正常供油 因此 油品加工时要注意完全脱水 在储运使用过程中要注意精心管理 注意在收发 运输 加注各个环节杜绝水分 固体颗粒杂质等混入油品 四 喷气燃料的安定性 在常温储存和高温使用过程中 喷气燃料应具有保持本身质量不变的能力 既具有良 好的储存安定性和热氧化安定性 一 储存安定性 实验表明 国产 1 号和 2 号喷气燃料在不同气候条件下储存 6 至 10 年后 只有酸度和 实际胶质略有增加 颜色有所加深 其他无明显变化 全部质量标准仍符合要求 可见这 两种喷气燃料的安定性事很好的 原因是喷气燃料都是直溜的 烯烃含量极少 硫化物尤 其是硫醇性硫控制很严格 储存过程中反映很微弱 胶质和酸性物质生产量很少 二 热氧化安定性 热氧化安定性是表示燃料抵抗热和氧化作用而保持其自身性质而不发生永久性变化的性质 飞机在高速飞行过程中 燃料油温度达到 110 度以上 局部可达到 200 度 喷气燃料在高 温下 会发生氧化作用生成胶质和沉渣 它们的量虽然不大 但其危害极大 它们会堵塞 过滤器 使喷油嘴压力增大 供油量降低 甚至中断 为了提高喷气燃料的安定性 燃料 中应尽量减少非烃类和不饱和烃类的含量 限制多环芳香烃和环烷烃的含量 同时也可在 炼制过程中 在燃料尚未与空气接触时加入抗氧化剂 金属钝化剂 以减少热氧化沉沉淀 的生成 六 喷气燃料的腐蚀性 喷气燃料的腐蚀性对发动机工作的可靠性和使用寿命有很大影响 燃料中的烃类液态 时并无腐蚀性 对金属的腐蚀主要是由含硫化合物 如硫 硫化氢和低分子硫醇 含氧化 合物 水分和细菌所引起的 含硫化合物除了腐蚀铜 镉等金属外 还会腐蚀铜的合金 硫醇腐蚀金属后生成的胶状沉淀物易堵塞喷油嘴和过滤器 影响发动机工作 硫醇还会对 一些人造橡胶进行腐蚀 因此 喷气燃料中硫醇的含量要严格控制 喷气燃料中细菌多大 上百种 它们对油品及金属容器的危害极大 因此可在燃料中加入适量的杀菌剂 可有效 防止细菌引起的油品污染和金属腐蚀 七 喷气燃料的润滑性 喷气燃料在喷气发动机中除了作为燃料意外 也起到润滑作用 同时作为冷却剂将摩 擦产生的热量带走 起降温作用 发动机内油泵运转时摩擦力很大 摩擦表面温度高 压 力大 接触应力可以达到 250MPa 300MPa 喷气燃料中的带极性的非烃类化合物如环烷酸 酚类以及某些硫化物和氮化物 容易吸附在金属表面 形成油膜 从而有效降低金属间的 摩擦和磨损 但是上述物质影响燃料的安定性 因此经常采用的方法是精炼取出以上物质 而加入少量抗磨添加剂 以提高燃料的润滑性能 这类添加剂能在金属表面形成一层对水 无渗透性的吸附膜 同时具有防腐和抗磨作用 常用的抗磨添加剂有长烷基链的脂肪酸 烷基氨基磷酸酯等 八 喷气燃料的静电着火性 与其它各种油气燃料一样 喷气燃料的静电着火性是很值得关注的一个问题 国内外 曾多次发生过航空燃料的静电失火事故 主要是出现在天气干燥炎热的季节 发生在向加 油车或飞机加油的过程中 喷气发动机的耗油量很大 为节约注油时间 机场常采用高速加油的方式为飞机注油 在加油时 喷气燃料通过与管道 容器 油注设备发生剧烈摩擦 会产生大量的静电荷 而且注油速度越快 产生的静电荷数量越多 烃类燃料的电的绝缘体 电导率非常低 且 燃料越纯净其电导率越低 一次高速加油时产生的静电荷难以被到处而发生聚集 有时甚 至可以达到数千上万伏 引起火花放电 出现火灾 针对以上情况 人们采取了改善操作 的办法 通过改装加油设备以及向燃料中加油抗静电添加剂 等措施防止事故的发生