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文档简介
1、石油加工概论第一部分张 孔 远1596683*0895*第四章 石油产品的分类和运用要求第一节 石油产品的分类从石油中能得到上千种产品,我国现将石油产品分为以下六大类:1燃料F)包括汽油、柴油、喷气燃料航空煤油等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。燃料的数量约占石油产品的80,其中发动机燃料占60%石油产品的分类2光滑剂及有关产品(L)包括光滑油和光滑脂,主要用于降低机械部件的摩擦和防止磨损,以减少能耗、延伸机械寿命。产量不多,仅占石油产品总量的2左右,但种类达数百种之多。3石油沥青B)用于道路、建筑和防水等方面,产量约占石油产品总量的3。4石油蜡(W) 轻工、化工和食品工业的原料,产量约占总量
2、15石油焦(C) 制造炼铝和炼钢用电极,其产量约为2。6溶剂和化工原料(S) 占石油产品产量的10,包括制取乙烯的原料轻 油、石油芳烃和各种溶剂油。G:气体燃料甲烷或乙烷或其混合气 L:液化气燃料C3、C4烷烃和/或烯烃 D:馏分燃料汽、煤、柴、重馏分油 R:残渣燃料蒸馏残油组成的石油燃料燃料的分类点燃式发动机燃料-汽油喷气式发动机燃料-喷气燃料紧缩式发动机燃料-柴油发动机燃料(馏分燃料)的分类第二节石油燃料及其运用要求2.1 汽 油汽油机的任务原理 汽油机又称点燃式发动机,主要用于轻型汽车、 摩托车、小型飞机和快艇。上止点:活塞在气缸中上行所能到达的最高位置, 此时气缸中的容积为熄灭室的体积
3、V2 。下止点:活塞在气缸中下行所能到达的最低位置, 此时气缸中的容积为气缸的总体积V1。 紧缩比: V1/V2, 表征汽油发动机性能的一个重要目的。冲程:从上止点到下止点的直线间隔 。汽油机上止点与下止点表示图 进气过程:活塞由上止点运转到下止点 ,活塞上方的容积增大,气缸内压力降低;汽油在喉管处与空气混合,然后进入混合室;在混合室内汽油开场气化并与空气构成可燃性混合气。 进气阀启开,可燃性混合气经进气阀进入气缸,被气缸和活塞等高温机件及剩余废气加热,进气终了的混合气温度可达85130。 紧缩过程: 活塞由下止点 运转至上止点,进气阀与排气阀封锁,气缸内可燃性混合气被紧缩,温度与压力逐渐升高
4、 。紧缩终了时,可燃性混合气的温度与压力取决于紧缩比,普通压力P=0.71.5MPa,温度T=300450。 紧缩终了活塞接近上止点,火花塞发出电火花即刻点燃混合气,混合气猛烈熄灭,火焰以2030m/s的速度向周围传播。气缸内最高温度可达20002500,最高压力可达3.04.0MPa 。高温高压气体使活塞由上止点运转至下止点。活塞的运动经过连杆使曲轴旋转而对外做功。活塞到达下止点时,做功过程终了,燃气的温度降至9001200,压力降至0.40.5MPa。 做功过程点火熄灭排气过程:做功终了后,排气阀启开,活塞由下止点运转至上止点。 熄灭后的废气被排出气缸,排出的废气温度为700800。 汽油
5、机阅历进气、紧缩、膨胀做功和排气四个过程之后,汽油机完成一个任务循环普通汽油机都是由四个或六个气缸按一定顺序组合而延续进展任务的。 蒸发性能良好;熄灭性能良好,不产生爆震;储存安定性好,生成胶质的倾向小;对发动机没有腐蚀性。 汽油机对其燃料的要求汽油的蒸发性 汽油在进入气缸之前,能迅速气化并与空气构成可燃性混合气。普通汽油在进气管中的停留时间为0.0050.05秒,在气缸中的停留时间为0.020.03秒。 假设汽油的蒸发性太差,汽油气化不完全,导致汽油机的功率降低,起动和加速都较困难。假设汽油的蒸发性太强,汽油在输油管中因气化而产生气阻,呵斥供油缺乏。 反映汽油蒸发性能的质量目的是馏程和饱和蒸
6、气压。 馏程馏程在一定程度上能大体反映汽油的沸点范围和蒸发性能。 110%的馏出温度 表示汽油中低沸点组分含量。 反映启动性能。保证发动机的低温起动性能与产生气阻有亲密的关系。 我国车用汽油10%馏出温度不高于70 汽油的10%馏出温度与发动机迅速起动的最低温度的关系 10%馏出温度,546066717782最低起动温度,-21-17-13-9-6-2汽油10%馏出温度与开场产生气阻温度的关系 10% 馏 出 温 度,4050607080开始产生气阻温度,-13+7+27+47+67250%的馏出温度表示汽油的平均蒸发性能,反映汽油机起动后升温时间长短以及加速能否及时有亲密关系的质量目的。 5
7、0%馏出温度低,在正常温度下汽油能较多地蒸发,起动时参与熄灭的汽油数量多,发出的热量较多,可缩短汽油机的升温时间,即发动机预热较快,加速性能良好,运转平稳柔和,也不致熄火,同时耗油量也降低。50%馏出温度过高,使汽油机在加速过程中的供油量急剧添加而导致大部分汽油不能气化,熄灭不完全,严重时还会忽然熄火。 我国车用汽油规定50%馏出温度不高于120。 390%馏出温度和干点终馏点表示了汽油中重组分含量的多少,与燃料的熄灭能否完全和发动机磨损有一定关系的质量目的。 90%馏出温度和终馏点过高,重组分较多,它们不能完全蒸发和熄灭,容易构成积炭,排气冒黑烟,导致油耗添加,燃料的运用效率降低。同时没有蒸
8、发的汽油重组分流入曲轴箱稀释光滑油而加大汽油机活塞的磨损。 我国车用汽油规定90%馏出温度不高于190, 干点不高于205蒸气压主要是由汽油中的轻质组分所产生,蒸气压高,阐明汽油中含有较多的低分子组分,容易在发动机供油系统中产生气阻,在储存和运输过程中较易产生蒸发损失,着火的危险性也较大。蒸气压可以作为衡量汽油机燃料供应系统能否产生气阻倾向的目的,也可相对衡量汽油在储存和运输过程中的损耗倾向和平安性。 饱和蒸气压 我国车用汽油规定:冬用型(9月1日2月28日):RVP80或88KPa 夏用型(3月1日8月31日):RVP67或74KPa。 蒸气压大,轻组分多,容易产生气阻蒸气压小,蒸发性能差,
9、启动困难,熄灭不完全汽油的安定性 汽油安定性的定义: 汽油在常温暖液相条件下抵抗氧化的才干。 安定性差的汽油,在储存和运输的过程中易发生氧化反响生成胶质,使油品颜色变深,并产生胶状沉淀。 汽油安定性差的主要缘由 存在烯烃、二烯烃和苯烯烃等不饱和物以及苯硫酚、吡咯等带杂原子的化合物。氧化安定性的表示方法 碘值 诱导期 实践胶质汽油的抗爆性 抗爆性:衡量燃料能否易于发生爆震的性质汽油机的正常熄灭 焰前反响:在汽油机的紧缩过程中,可燃混合气的温度和压力上升很快,汽油开场发生氧化反响并生成一些过氧化物。 火花塞点火后,在火花附近的混合气温度急剧添加,出现最初的火焰中心。 熄灭初期火焰中心构成之后,发生
10、火焰传播景象。火焰的前锋逐层向未燃混合气推进,未燃混合气因遭到热辐射而导致其温度升高,已燃混合气因熄灭膨胀而紧缩未燃混合气导致其压力升高。 熄灭期火焰以球面外形向周围分散,使燃料逐层发火熄灭,直到绝大部分燃料燃尽为止。火焰传播速度为2030m/s,压力变化比较平缓。 补燃期由于混合气中燃料与空气的混合和分布不能够完全均匀,所以明显熄灭期以后和膨胀过程中,依然有少量的未燃气体或熄灭不完全的产物在继续熄灭,直到熄灭终了为止。 汽油机正常熄灭时,发动机任务平稳柔顺,动力和经济性能均较好 。汽油机的爆震熄灭 爆震景象 汽油在发动机中熄灭不正常时,会出现机身剧烈振动的情况,并发出金属敲击声,同时发动机功
11、率下降,排气管冒黑烟。严重时还会导致机件损坏,又称为敲缸或爆燃。 爆震熄灭的产生过程:在熄灭过程的后期,火焰中心在气缸的传播过程中,未燃混合气因遭到已燃混合气的热辐射和紧缩,导致其温度和压力急剧升高,氧化反响的速度加快,构成大量的过氧化物并发生分解反响。在最初的火焰前锋尚未到达之前,未燃混合气的部分温度已超越其自燃点而发生爆炸性熄灭,这样就出现两个或多个熄灭中心,火焰前锋不象正常熄灭时的那样逐层推进,而是对立推进,产生爆震波,同时气缸内部分的温度和压力急剧升高。 爆震熄灭的特征 爆震波的推进速度:20002300m/s燃气部分压力:10MPa以上气缸内的部分温度:20002500 汽油爆震熄灭
12、的危害爆震波撞击熄灭室壁、活塞顶、气缸壁,引起震动,并发出锋利的金属敲击声,机件磨损添加,发动机因部分过热而被烧坏。燃料熄灭不完全而冒黑烟,呵斥燃料的浪费,能耗添加,发动机功率降低 。燃料熄灭不完全的产物排放到大气中后,会呵斥环境的污染。 汽油爆震熄灭产生的缘由 缘由之一:燃料的性质是产生爆震的内因 ,在发动机构造已确定的情况下,燃料抗爆性的好坏对产生爆震具有决议性的影响,假设燃料的自燃点越低,其抗爆性越差,产生爆震的倾向也就越大。 缘由之二:发动机的构造与发动机的紧缩比有亲密的关系。与发动机的着火提早角有关。与气缸尺寸、熄灭室外形及火花塞位置有关。 正常熄灭与爆震熄灭之间的比较 项目正常燃烧
13、爆震燃烧Tmax,1800200020002500Pmax,Mpa341016火焰传播速度, m/s203020002300评定汽油抗爆性的目的 汽油的抗爆性是用辛烷值Octane Number,简称ON来表示的,辛烷值越高,抗爆性越好。 1 辛烷值的定义 规定如下的规范燃料:抗爆性很好的异辛烷的ON=100抗爆性很差的正庚烷的ON=0两种物质以不同的体积比混合可得到一系列的规范燃料,规范燃料中异辛烷的体积百分数就是其辛烷值。 2车用汽油辛烷值的表示方法 马达法辛烷值简称MON研讨法辛烷值简称RON 用研讨法测定时,由于发动机的转速和混合气温度与马达法相比都较低,因此所得的RON比MON要高5
14、10个单位 。道路辛烷值:是用汽车进展实测或在实验机上模拟汽车的行车条件而测得的,它介于MON与RON之间。抗爆指数:为MON和RON的平均值,可近似表示汽车的道路辛烷值,也是衡量车用汽油抗爆性的目的之一。 汽油的抗爆性与其化学组成的关系 汽油的抗爆性取决于其化学组成。 芳香烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃和环烷烃正构烷烃。 10091.142.4072.510088.546.4068.1RONMON7510071100RONMON不同烃类辛烷值变化情况我国汽油的牌号 车用汽油与航空汽油均按辛烷值划分牌号。 车用无铅汽油:90#、93#、95#,它们的RON分别不小于90、93、95。航空汽油:
15、75#、95#、100#,它们的RON分别不小于75、95、98.6。腐蚀性保证汽油对发动机部件、储存容器和管道等金属设备不被腐蚀。硫含量、硫醇性硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸、碱、酸度。清洁性机械杂质和水项目质量指标试验方法90号93号95号研究法辛烷值(RON)909395GB/T 5487抗爆指数(RON+MON)/2858890GB/T 503铅含量 g.L-1 0.0050.0050.005GB/T 8020馏程 10%蒸发温度/ 707070GB/T 653650%蒸发温度/ 120120120GB/T 653690%蒸发温度/ 190190190GB/T 6536终馏点/205205
16、205GB/T 6536实际胶质,mg.100ml-1 555GB/T 8019诱导期/min480480480GB/T 8018硫含量/%(m/m)不大于0.050.050.05GB/T 380铜片腐蚀(50,3h),级111GB/T 5096苯含量,%(v/v)2.52.52.5SH/T 0713烯烃含量,%(v/v)303030GB/T 11132芳烃含量,%(v/v)404040GB/T 11132我国车用无铅汽油规范GB 179301999柴油机是压燃式发动机,根据柴油机的转速,应运用不同类型的柴油。1000r/min以上的柴油机运用轻柴油,而1000r/min以下的柴油机运用重柴油
17、。柴油机主要运用于农用机械、重型车辆、坦克、铁路机车、船舶舰艇、工程矿山机械等。2.2 柴 油柴油机的任务原理 柴油机的原理构造图 1-油箱; 2-粗过滤器; 3-输油泵; 4-细过滤器;5-高压油泵; 6-喷油嘴;7-空气滤清器; 8-进气管;9-气缸; 10-活塞; 11-进气阀; 12-排气阀; 13-排气管;14-消声器;15-连杆; 16-曲轴; 17-曲轴箱 进气过程 紧缩过程 做功过程 排气过程 柴油机的任务循环虽然柴油机与汽油机的任务循环是一样的, 但是二者之间有本质的差别。柴油机和汽油机的任务循环是一样的,都包括 进气、紧缩、膨胀做功、排气四个过程。 项 目柴油机汽油机压缩比
18、1620810压缩终了温度, 500700300450压缩终了压力, MPa350.71.5供油方式高压油泵直喷汽化器启燃方式自燃电火花点燃进入气缸的气体空气油气混合气压缩的气体空气油气混合气燃烧气体的最高温度, 1500200020002500燃烧气体的最高压力, MPa51234相同功率下的相对油耗, %7080100 柴油机与汽油机任务过程的比较良好的熄灭性能良好的蒸发性能和雾化性能适当的粘度和良好的低温性能良好的贮藏安定性和热安定性对发动机没有腐蚀和磨损作用柴油机对燃料的运用要求 柴油的熄灭性 柴油良好的熄灭性能是指柴油喷入熄灭室内与空气构成均匀的可燃混合气之后,能在较短的时间内发火自
19、燃并正常完全熄灭 。柴油机内柴油的熄灭过程 柴油在柴油机内的熄灭过程大体分为四个阶段从喷油开场到全部熄灭为止,即滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。 柴油机中气缸压力变化 1-滞燃期 2-急燃期 3-缓燃期 4-后燃期 1 滞燃期发火延迟期 指从喷油开场到混合气着火熄灭为止,即图中的A-B段,时间极短,只需13毫秒,此段包含两个过程: 物理延迟:在气缸中雾化、受热、蒸发、分散、并与空气混合而构成可燃性混合气。 化学延迟:受热后开场进展熄灭前的氧化链反响,即焰前氧化,生成一些过氧化物。 2 急燃期速燃期柴油开场熄灭到气缸内的压力不再升高为止,即图中的BC段,这个阶段是柴油的急燃阶段 。燃料发火后,气
20、缸内积累的燃料迅速熄灭,而且喷入的燃料也迅速参与熄灭,此时熄灭速度极快,单位时间内放出的热量很多,气缸内的温度与压力上升很快。 急燃期中压力升高速率太快,发动机任务就会出现粗暴景象,严重时气缸内会发出金属敲击声敲缸。 3 缓燃期主燃期是指气缸内压力不再急剧升高到压力开场迅速下降的这段时间,为图中的CD段。这是熄灭的主要阶段,约有5060%的燃料是在这段时期内熄灭的。 气缸内压力变化不大,在后期还稍有降低, Pmax=512MPa。温度继续升高到最高值后开场下降,而且温度的最高值普通在压力到达最高值之后出现,Tmax=2000。 4 后燃期指压力迅速降低到熄灭终了为止的这段时期,为图中的D-E段
21、,这是熄灭的最后阶段。在后燃期,喷油虽已停顿,但气缸内尚有未熄灭完的燃料仍在继续熄灭,此时的熄灭是在膨胀过程中完成的,因此压力和温度都在逐渐下降 。柴油与汽油熄灭过程的比较汽油与柴油的启燃方式不同,前者是靠点燃,而后者是靠柴油本身的自燃。发生爆震的时间不一样,汽油的爆震熄灭是在火焰传播过程中,即在熄灭的后期,而柴油的粗暴熄灭发生在熄灭的初期即急燃期。对汽油要求其自燃点高,而要求柴油的自燃点要低。汽油机爆震与柴油机任务粗暴性的比较 评定柴油熄灭性能的目的十六烷值 十六烷值简称CN是衡量柴油在压燃式发动机中发火性能的目的。1 十六烷值的定义人为规定规范燃料:正十六烷的CN=100-甲基萘的CN=0
22、 将这两种规范燃料按不同的体积比混合,即可配成不同十六烷值的规范燃料,其正十六烷的体积百分数即表示该规范燃料的十六烷值。 十六烷值高,自燃点低,滞燃期短,燃料的发火性 能好,熄灭完全,发动机任务平稳。十六烷值低,自燃点高,滞燃期长,燃料发火熄灭 困难,发动机任务粗暴。十六烷值过高,自燃点很低,熄灭过程中构成的过氧化物太多,自燃速度极快,燃料来不及熄灭就随废气排出 。 2 柴油的十六烷值与其熄灭性能的关系 为了保证柴油具有良好的自燃性,高速柴油机所用的柴油十六烷值在4550之间为宜。3柴油十六烷值与其化学组成的关系烃类名称十六烷值正十六烷1001-正十四烯79正丙基十氢萘357,8-二乙基十四烷
23、67正构烷烃正构烯烃环烷烃芳烃柴油中含烷烃和环烷烃较多、芳烃含量较少时, 其十六烷值较高,自燃点低;芳烃含量较高,烷烃含量较低时,其十六 烷值就较低,自燃点高。 柴油的蒸发性 柴油喷入气缸后先气化,气化后的柴油蒸气与空 气构成均匀的可燃混合气。可燃混合气构成的速度由柴油的蒸发速度决议, 而柴油的蒸发速度又由熄灭室内空气的温度和压 力的高低与柴油馏分的轻重两个要素来决议。评定柴油蒸发性能的目的-馏程、闭口闪点 1馏程 主要目的:50%馏出温度和90%馏出温度。 50%馏出温度 50%馏出温度越低,柴油中的轻馏分越多,发动机起动时间越短。我国的轻柴油规定, 50%馏出温度不高于300。 90%馏出
24、温度 90%馏出温度越低,柴油中的重馏分越少,熄灭越完全。我国的轻柴油规定90%馏出温度不能高于355。 2 闭口闪点 柴油的闪点太低,其蒸发性太强,不平安。 为了控制柴油的蒸发性不致太强,在规范中规 定了柴油的闪点,我国轻柴油闭口闪点不得低 于45,它是保证柴油平安性的质量目的 。柴油的流动性-粘度、凝点或倾点、冷滤点粘度 柴油的粘度对柴油机中供油量的大小以及雾化的好坏有亲密的关系。粘度过小:易从高压油泵的柱塞与泵筒之间的间隙回漏,导致供油缺乏,功率下降。柴油雾化后的液滴直径太小,喷出的油流射程太短,与空气混合不均,导致熄灭不完全。 粘度过大:泵送困难,导致供油缺乏。雾化后油滴直径过大,喷出
25、的油流射程太长,使油滴的有效蒸发面积减小,蒸发速度减慢,导致混合不均匀、熄灭不完全、耗油量添加。石蜡基原油的柴油因含较多的烷烃,因此粘度较小 。环烷基原油的柴油因含较多的环状烃,因此粘度较大。 柴油的粘度与其化学组成有亲密的关系凝点或倾点和冷滤点凝点和倾点是表示油品开场失去流动性的温度。由于冷滤点的测定条件近似柴油的运用条件,因此可以用它来粗略判别柴油能够运用的最低温度。 柴油的安定性、腐蚀性、干净度 柴油的安定性 柴油的安定性包括储存安定性和热安定性。 柴油在储存和运输过程中抵抗氧化蜕变的才干称为柴油的储存安定性。柴油的热安定性是指柴油在较高的温度下抵抗氧化蜕变的才干。柴油安定性的评定目的:
26、 实践胶质和10%蒸余物残炭1实践胶质 实践胶质高,呵斥喷油嘴和滤清器堵塞,导致气缸内堆积物添加,磨损加剧。 210%蒸余物残炭 10%蒸余物残炭在一定程度上大致反映柴油在喷嘴和气缸中构成积炭的倾向 。3柴油安定性与其化学组成的关系烷烃、环烷烃及单环芳烃的安定性较好。不饱和烃、环烷芳香混合烃及非烃类是引起柴油储存安定性差的主要缘由。多环芳烃及非烃类是引起柴油热安定性不良的主要缘由。 柴油的腐蚀性 含硫化合物尤其是活性硫化物如硫醇对金属有腐蚀作用,它的存在会严重影响发动机的任务寿命。含硫化合物熄灭后生成的SO2、SO3不仅严重腐蚀高温区的零部件,而且还与气缸壁上的光滑油反响,加速漆膜和积炭的生成
27、。 柴油的干净度 表征柴油干净度的目的是水分和机械杂质。 水分较多,熄灭时降低发热值,在低温容易结冰,使燃料供应系统堵塞。柴油中含有机械杂质会堵塞油路,加速磨损。 柴油的种类和牌号我国的柴油分为轻柴油和重柴油 轻柴油适用于高速柴油机,按其凝点分为六个牌号:10、0、-10、-20、-35、-50号。重柴油适用于低速和中速柴油机 ,按50的运动粘度分为10、20、30三个牌号。 GB/T-19147-2003轻柴油质量规范项目质量指标试验方法10号5号0号-10号-20号-35号-50号氧化安定性/总不溶物,mg100ml-12.52.52.52.52.52.52.5SH/T 0175硫含量/%
28、(质量分数)0.050.050.050.050.050.050.05GB/T 38010%蒸余物残炭/%(m)0.30.30.30.30.30.30.3GB/T 268铜片腐蚀(50,3h)/级1111111GB/T 5096运动粘度(20)/mm2.s-13.08.03.08.03.08.03.08.02.58.01.87.01.87.0GB/T 265GB/T-19147-2003轻柴油质量规范项目质量指标试验方法10号5号0号-10号-20号-35号-50号凝点/ 不高于1050-10-20-35-50GB/T510冷滤点/ 不高于1284-5-14-29-44SH/T 0248闪点(闭
29、口)/ 不低于55555555504545GB/T 261十六烷值 不小于49494949464545GB/T 386馏程50%馏出温度/300300300300300300300GB/T 6536馏程90%馏出温度/355355355355355355355GB/T 6536程: 95%馏出温度/365365365365365365365GB/T 6536润滑性 磨斑直径 m460460460460460460460ISO 12156-1密度(20)/kg.m-3820-860820-860820-860820-860820-860800-840800-840GB/T 1884 GB/T 1
30、8852.3 喷气燃料 喷气发动机二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合曾经获得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的才干。但到了三十年代末,航空技术的开展使得这一组合到达了极限。螺旋桨在飞行速度到达800千米/小时的时候,桨尖部分实践上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降,推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大,阻力也大,极大妨碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高,大气稀薄,活塞式发动机的功率也会减小。 这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量空气,熄灭后高速喷出,对发动机产生反作用力,推进飞机向前飞行。 1913年,法国工程师雷恩洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专
31、利。但当时没有相应的助推手段和相应资料,喷气推进只是一个空想。1930年,英国人弗兰克惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利,这是第一个具有适用性的喷气发动机设计。1941年后他设计的发动机初次飞行,从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。 近几十年来,喷气发动机在航空上得到了广泛的运用,已根本上取代了点燃式螺旋桨航空发动机。点燃式航空发动机与喷气发动机的主要区别项目点燃式航空发动机喷气发动机推动力螺旋浆高温燃气飞行高度,m20000飞行时速,km/hr2380所用燃料航空汽油航空煤油涡轮喷气发动机的任务原理 涡轮喷气发动机构造表示图 1 紧缩由于在2万米的高空空气很稀薄,氧气浓度低,需求将迎面进入发动机内的
32、空气用离心式紧缩器紧缩至0.30.5MPa,温度到达150200后,方可进入熄灭室。空气的压力越高,燃料的热能利用率越高,从而可以提高发动机的经济性,加强发动机的推进力。 2 熄灭在熄灭室中,紧缩空气与航空煤油构成可燃性混合气,启动时经电火花点火后可延续不断地熄灭。 熄灭室内的中心温度可达19002200,为了防止涡轮叶片烧坏,需求通入部分冷空气,使燃气的温度降至750800。 3 燃气涡轮做功 高温高压燃气推进高温涡轮高速旋转,将热能转化成机械能,涡轮的转速可达800016000转/分钟。同时燃气涡轮带动同一轴上的离心式紧缩器旋转,反复地紧缩由进气管吸入的空气。 4 排气从涡轮中排出高温高压
33、燃气,在尾喷管中膨胀加速,在500600的高温下高速喷出,由此产生反作用推进力推进飞机前进。 喷气发动机与活塞式发动机的区别 喷气发动机柴油机、汽油机供油方式连续供油供油具有周期性燃烧方式连续燃烧燃烧具有周期性燃烧空间敞开的高速气流密闭的气缸中喷气发动机对燃料的要求 良好的熄灭性能适当的蒸发性较高的热值良好的安定性良好的低温性能无腐蚀性良好的干净性较小的起电性适当的光滑性喷气燃料的熄灭性能 熄灭稳定,不因任务条件变化而熄火, 一旦熄火后在高空中容易再起动; 熄灭完全,产生的积炭少; 热值较高; 喷气燃料普通选用熄灭极限较宽、熄灭比较稳定的煤油馏分,喷气燃料又称航空煤油。 1粘度粘度是影响雾化质
34、量的关键要素,而雾化程度越好,可燃性气体构成的速度越快,越有利于熄灭的稳定性和完全度。粘度过大,雾化效果差,熄灭完全度降低。粘度过小,虽然熄灭完全度较高,但是射程太短,熄灭时部分过热。评定航空煤油熄灭稳定性能的目的 -粘度、蒸发性、化学组成 2蒸发性 1000020000米高空,由于氧气含量低,喷气燃料熄灭时,蒸发性较高的燃料具有较好的熄灭完全度。 馏分较轻的喷气燃料蒸发快,混合气构成速度快,熄灭较完全。馏分较重的喷气燃料不易蒸发,混合气构成速度慢,熄灭不完全。闪点我国的喷气燃料质量规范规定: 干点不得高于300 ,闭口闪点不低于60 3化学组成 各种烃类的熄灭完全度的顺序如下:正构烷烃异构烷
35、烃单环环烷烃双环环烷烃单环芳烃双环芳烃 以烷烃和环烷烃为根底的喷气燃料较为理想,具有较高的熄灭完全度,因此在喷气燃料中要限制芳烃含量。 1积炭的后果 电火化器点不着火;熄灭室传热恶化、部分过 热、筒壁变型等 2积碳与化学组成的关系 积炭与燃料中芳香烃含量,特别是双环芳香烃 含量有关,硫化物能促进生成高熔点、大硬度、 腐蚀性强的积碳。 萘系芳烃含量烟点辉光值萘系芳烃的含量我国喷气燃料质量目的规定,萘系芳烃双环芳烃的含量不能高于3v%。评定航空煤油积炭倾向的目的烟点是指油料在规范的灯具内,在规定条件下作点灯试验所能到达的无烟火焰的最大高度。燃料的烟点与其芳烃含量有关,燃料中的芳烃含量越高,其烟点越
36、低。我国规定喷气燃料的烟点不低于25mm辉光值将实验燃料与两个规范燃料分别在灯中熄灭,比较它们火焰的温度升高值。两个规范燃料分别为四氢萘辉光值人为定为0、异辛烷辉光值人为定为100。燃料的辉光值越高,表示燃料的熄灭性能越好,熄灭越完全,生成积炭的倾向越小。 烷烃环烷烃芳香烃 1积炭的后果 电火化器点不着火;熄灭室传热恶化、部分过 热、筒壁变型等 2积碳与化学组成的关系 积炭与燃料中芳香烃含量,特别是双环芳香烃 含量有关,硫化物能促进生成高熔点、大硬度、 腐蚀性强的积碳。 分量热值和体积热值 分量热值是指单位分量的燃料熄灭时所放出的热量,kJ/kg。体积热值是指单位体积的燃料熄灭时所放出的热量,
37、kJ/dm3。 评定航空煤油热值的目的热值与化学组成的关系 含氢多的质量热值高,烷烃环烷烃芳烃 密度大的体积热值高,烷烃环烷烃芳烃同一类烃中,异构程度添加,质量热值普通不变, 体积热值添加。同一族烃,沸点升高,密度添加,体积热值添加,质量热值减少。喷气燃料的理想组分是环烷烃 喷气燃料的安定性 喷气燃料的安定性包括:储存安定性,热安定性表征喷气燃料安定性的质量目的 实践胶质,碘值, 硫含量及硫醇含量,酸度喷气燃料的低温性能表征喷气燃料的低温性能的质量目的结晶点:燃料在低温下出现肉眼可见的结晶时 的最高温度。冰 点:是燃料出现结晶时,再升高温度使原 来结晶消逝时的最低温度。分子量较大的正构烷烃以及
38、某些芳烃的结晶点较高,而环烷烃与烯烃的结晶点较低。在同族烃类中,分子量越大,结晶点越高。喷气燃料的低温性能与其含水量的关系 燃料中所含的水分在低温下也能构成冰晶,会堵塞过滤器,导致供油不畅。喷气燃料的低温性能与其化学组成的关系喷气燃料的腐蚀性酸度、水溶性酸或碱、含硫量、硫醇含量、铜片腐蚀以及银片腐蚀。喷气燃料的干净度喷气发动机燃料系统机件的精细度很高,即使较细的颗粒物质也会呵斥燃料系统的缺点。表征燃料清洁度的主要目的为:水、外表活性物质、固体杂质及微生物喷气燃料的光滑性能和防静电性光滑性能 高压燃油泵 光滑性能与化学组成的关系-单环或多环环烷烃防静电性 高速加油-防静电添加剂喷气燃料的牌号目前
39、我国的喷气燃料分为三个牌号,分别为1号、2号和3号喷气燃料。1号和2号均为煤油型燃料,馏程为150250, 差别在于1号喷气燃料的结晶点为-60 , 2号为-50 ,均可用于军用飞机和民用飞机。3号喷气燃料为较重煤油型燃料,馏程为180280 ,冰点不高于-47 ,民航飞机和军用飞机通用。项 目RP-1 RP-2 RP-3 RP-4 RP-5密度(20)/(kvd)不小于775775775830750784842馏程 初馆点/不高于150150报告60报告10%馏出温度/不高于165165205实测20520%馏出温度/不高于报告实测报告50%馏出温度/不高于195195232195报告90%
40、馏出温度/不高于230230报告报告98%馏出温度/不高于250250280280290终馏点/不高于330闪点(闭口)/不低于28283860运动粘度/(mk) 20 -40不小于不大于1.258.O1.258.O1.258.0(-20)1.O6.O8.5(-20)结晶点/不高于-60-50一47(冰点)-40-46(冰点)芳香烃含量/%(质)不大于202020(体)2025(体)碘值/(gId/1g)不大于3.54.24.2酸度/(mgKOH/1mL)不大于l.Ol.O1.O1.O1.O硫含量/%不大于O.20O.20O.20O.25O.40净热值/(MJ/kg)不小于42.942.942
41、.842.742.6实际胶质/(mg/1mL)不大于5.O5.O7.O5.O7.O国产喷气燃料的主要质量指标吸油性: 馏程(180-290)控制10%点和干点; 浊点(小于-15,优级品-30); 机械杂质; 水分; 不饱和烃含量易氧化生成胶值2.4 煤 油煤油的质量要求点燃性: 熄灭性和烟点 熄灭性 点灯实验。在规范灯具中点燃8小时, 检查过程中灯焰亮度的稳定性、结灯花和灯罩上 附着物的情况。 点燃性与化学组成的关系: 烷烃和环烷烃熄灭完全,不冒黑烟,但亮度下 降快。芳烃相反。 理想的煤油组分 烷烃和环烷烃为主。含10-15%芳烃平安性:防火防爆闪点,熄灭废气污染干净度:色度、机械杂质腐蚀性
42、:硫、硫醇、水溶性酸碱、铜片腐蚀国产煤油的质量规范项目优级品一级品合格品馏程 , 10%点 不高于 干点 不高于205300205300225310硫含量,% 不大于0.040.060.10闪点(闭口), 不高于404040浊点, 不高于-15-12冰点, 不高于-30-燃烧性(点灯试验)(16小时) 平均燃烧速度,g/h 火焰宽度变化,mm 不大于 火焰高度降低, mm 不大于 灯罩附着物浓密度,不重于18-2665轻微18-2665轻微-2.5 燃料油燃料油的分类1号、2号、4号轻、4号重、5号轻、5号重、6号和7号共八个牌号。1号和2号是馏分燃料油,适用于家用和工业小型熄灭器运用。4号轻
43、和4号重是重质馏分燃料油,适用于该粘度范围的工业熄灭器上。5号轻、5号重、6号、7号是粘度和馏程逐渐递增的残渣燃料油,适用于工业熄灭器,为了便于装卸和正常雾化,此类燃料油通常需求预热。燃料油的主要性能目的 燃料油的粘度、低温流动性、含硫量以及安定性。燃料油的粘度粘度过大,雾化恶化,喷出的油滴过大,呵斥熄灭不完全,熄灭炉热效率降低。石蜡基原油消费的燃料油因其烷烃含量较高,芳烃与胶质含量较少,流动性较好,粘度较小。中间基与环烷基原油消费的燃料油烷烃含量低,芳烃与胶质含量高,因此粘度较大。燃料油的粘度与其化学组成燃料油的低温性能表征燃料油低温性能的质量目的为倾点。燃料油的倾点与其含蜡量有关,石蜡基原
44、油消费的燃料油因含蜡量较高,其倾点较高。对于低粘度的燃料油,要求其倾点不能太高,以保证它在运用过程中的流动性。燃料油的硫含量燃料油含硫化合物熄灭后生成二氧化硫和三氧化硫,会对环境呵斥污染,危害人体安康,同时遇到水后变成亚硫酸和硫酸呵斥设备的腐蚀。燃料油的安定性渣油在热转化过程中沥青质含量添加,稳定的渣油胶体体系发生变化。如所用的条件不当,能够导致燃料油出现分层、沉淀景象。要求高粘度燃料油具有较好的热安定性和贮藏安定性。第三节 溶 剂 油对某些物质起溶解、洗涤、萃取作用的轻质油品。为蒸发性能极强的易燃易爆轻质油品概述溶剂油分类6号: 食用植物油脂的抽提溶剂70号:香花、香料及油脂工业抽提溶剂90
45、号:化学试剂、医药溶剂120号:橡胶工业溶剂油190号:机械零件洗涤和工农业消费溶剂200号:油漆工业溶剂和稀释剂油漆工业溶剂260号:煤油型溶剂,香料提取、调制化装品和化 工制品,精细仪器仪表清洗剂。6号抽提溶剂油 用于植物油浸出工艺中的抽提溶剂(60-90),主 要正己烷,不含太轻组分。质量要求: 加氢后的精制产品 烯烃:溴指数100 芳烃含量低(1.5%) 小于0.1% 硫含量(小于120ppm) 5ppm 良好的热稳定性 不含稠环化合物 橡胶工业用120号溶剂油用于橡胶工业中溶解胶料、配制胶浆等馏程80-120直馏或重整抽余油用于溶解和稀释油漆中的成膜物粘稠的液态和固态油脂和树脂类物质
46、具有良好的溶解才干,兼顾对人体的毒害馏程140-200,芳烃含量不大于15%油漆工业用200号溶剂油第四节 光滑油及光滑脂4.1 光滑油光滑剂是一类很重要的石油产品,一切的运动部件的机器都需求光滑剂,否那么无法正常运转。由于机器的种类较多,就是同一机器的不同部件所需的光滑剂也不一样,因此光滑剂产量只占原油加工量的2%,但其种类却是石油产品中种类最大的一类。 概述光滑油的组成 光滑油根底油主体添加剂适量1光滑油根底油矿物油:原油的减压馏分或减压渣油经适当加 工制得。合成油:聚-烯烃、硅油、聚乙二醇、双 脂、磷酸酯、硅酸酯、全氟烃、氟氯 碳油、聚醚等。 光滑油的分类 光滑油按运用场所内燃机光滑油
47、:汽油机油、柴油机油等,这类光滑油占总量的50%。齿轮油:齿轮传动安装上所运用的光滑油。液压油与液力传动油:在传动、制动安装以及减震器中传送能量的液体介质,起光滑和冷却作用。工业设备用油:包括机械油、汽轮机油、气缸油、电器绝缘用油、金属加工油。按光滑油根底油粘度指数分类润滑油基础油类别粘度指数VI基础油代号通用基础油专用基础油低凝深度精制超高粘度指数140UHVIUHVIWUHVIS很高粘度指数120VHVIVHVIWVHVIS高粘度指数90HVIHVIWHVIS中粘度指数40MVIMVIWMVIS低粘度指数少环长烷基侧链的环状烃分支较少的异构烷烃多环短侧链的环状烃 从粘度和粘温性质来看,比较
48、理想组分是少环长侧链的烃类、少分支的异构烷烃及正构烷烃;3抗氧化安定性 内燃机油的运用温度高,而且还循环运用,并经常与氧气和金属接触,因此内燃机油很容易氧化蜕变,这就要求内燃机油应具有较好的抗氧化安定性,以延伸其在内燃机中的运用寿命。 抗氧化性与烃类组成的关系饱和烃与单环芳烃有利于改善氧化安定性。一定量的含硫化合物对烃类氧化具有抑制造用。多环芳烃与含氮化合物对光滑油的氧化安定性不利。4 清净分散性 内燃机光滑油在运用过程中,由于氧化、缩合以及燃料熄灭的相互作用,不可防止地生成一些堆积物。积炭:高温分解产物,H/C为0.7左右,主要生成 在活塞顶部、熄灭室壁、阀门等部位。漆膜:氧化缩合产物,H/
49、C为1.2左右,主要生成 于活塞环槽以及活塞裙部。油泥:水、光滑油和固体杂质等构成的乳状堆积 物,主要堆积在曲轴箱、输油管等低温部位5 低温流动性 在冬季,内燃机的起动温度较低,光滑油没有良好的低温性能,就不能正常被泵送。影响低温流动性主要是:蜡含量和粘度 倾 点低温动力粘度边境泵送温度表征光滑油低温流动性能的质量目的正构烷烃凝固点较高,对低温性能不利。多环环状烃粘度较大,对低温性能不利。从光滑油的低温性能来看, 正构烷烃与多环环状烃不是其理想组分, 少支链的异构烷烃和带长侧链的单环环状烃是其理想组分。光滑油低温流动性能与其化学组成的关系6 抗磨性 在气缸壁与活塞之间的油膜很难维持,二者之间常
50、处于边境光滑和混合光滑形状。在主轴承和连杆轴承上所接受的负荷比较大。参与抗磨添加剂来改善这方面的性能 综上所述,内燃机油的质量要求中除清净分散性和抗磨性需求靠参与相应的添加剂来改善外,主要还是取决于根底油的化学组成。 内燃机油的理想组分:少环长侧链的烃类与少分支的异构烷烃。内燃机油的非理想组分:多环芳烃、正构烷烃、大部分非烃化合物。 内燃机油的分类 我国内燃机油的分类方法:SAE美国汽车工程师协会的粘度分类API美国石油学会的质量等级分类。粘度等级号低温粘度 mPas不大于边界泵送温度,不高于运动粘度100)mm2/s不小于0W3250(-30)-353.85W3500(-25)-303.81
51、0W3500(-20)-254. 115W3500(-15)-205.620W4500(-10)-155.625W6000(-5)-109.320-5.69.330-9.312.540-12.516.350-16.321.960-21.926.1我国内燃机油的粘度分类 1SAE粘度分类 2API质量等级分类 以S代表汽油机油,可分为SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG以及SH等质量等级,质量程度顺序依次提高。以C代表柴油机油,分为CA、CB、CC、CD、CD-、CE、CF-4等质量等级,质量程度顺序依次提高。在内燃机油中还有一种既可用于汽油机又可用于柴油机的通用内燃机油,如SD/CC、SE
52、/CC、SF/CD等,此类光滑油性能全面顺应面宽,运用方便。3内燃机光滑油的种类我国汽油机油以及汽油机/柴油机通用油的种类质量等级粘度等级SC5W/20、10W/30、15W/40、30、40SD(SD/CC)5W/30、10W/30、15W/40、20/20W、30、40SE(SE/CC)5W/30、10W/30、15W/40、20/20W、30、40SF(SF/CD)5W/30、10W/30、15W/40、30、40质量等级粘度等级CC5W/30、5W/40、10W/30、10W/40、15W/40、20W/40、30、40、50CD5W/30、5W/40、10W/30、10W/40、15
53、W/40、20W/40、30、40我国柴油机油的种类齿轮油齿轮传动是机械传动中最主要的一种方式。在汽车、迁延机、机床和轧钢机等机械设备中得到广泛运用,齿轮油是公用于齿轮传动安装的光滑油。齿轮油的任务条件齿轮接触面积小,接受的压力很大。普通载重机械的减速齿轮齿面压力大4001000MPa,双曲线齿轮接触部位的压力高达10003000MPa。齿轮在运转中,相对速度变化较大,光滑油极易从齿面间被挤压出来。齿轮油的分类工业齿轮油工业闭式齿轮油工业开式齿轮油车辆齿轮油普通车辆齿轮油中负荷车辆齿轮油重负荷车辆齿轮油按40的运动粘度分为68、100、150、220、320、460、680七个粘度等级。按质量
54、要求:工业闭式齿轮油分为CKB、CKC、CKD、CKE、CKS、CKT六个等级。工业开式齿轮油分为CKH、CKJ、CKM三个等级。工业齿轮油的分类按210赛式通用粘度分为70W、75W、80W、85W、90、140、250七个粘度等级。按质量等级要求分为GL-3、GL-4、GL-5三个等级。多级齿轮油,80W/90、85W/90,85W/140等。车辆齿轮油的分类粘度耐负荷才干低温流动性抗氧化安定性齿轮油的质量要求液压油液体静压系统所运用的任务介质为液压油,液压油是根据巴斯噶尔原理传送液体静压能的介质。液压传动具有构造紧凑,反响灵敏、易于实现自动化,因此在机床、冶金、船舶、建筑、航天航空等领域
55、广泛运用。1抗磨性 各摩擦机件经常处于边境光滑形状,需求参与 抗磨添加剂以便在摩擦件中构成边境光滑膜。2抗乳化性 在液压元件的搅动下,如有水的存在很容易形 成乳状液,这样会加大机件的磨损与腐蚀。液压油的质量要求3抗泡沫性 液压油在循环运用时,溶解油中的空气会不 断添加,从而导致气泡的生成,这样会影响 液压机构传送能量的稳定性,因此要求液压 油具有良好的空气释放才干和消泡才干。4抗剪切安定性 高压、高速运用条件下,要经受很高剪切速率 的剪切作用,要求液压油具有良好的抗剪切安 定性,以免由于粘度的降低而呵斥磨损。5对密封资料的顺应性 橡胶为密封件, 液压油不侵蚀橡胶,不使其 过分溶胀,不允许使其收
56、缩或硬化,以免降 低其密封性能。 芳烃含量越高,对橡胶的侵蚀越厉害液压油的分类液压油通常可分为抗磨液压油、低凝液压油和数控液压油几类,我国的液压油分为L-HL、L-HM、L-HV、L-HG、L-HS五个种类。每个种类又可分为假设干不同粘度等级。电器绝缘油变压器油占95以上电缆油电容器油油开关油电器绝缘油的种类1电气性能绝缘击穿电压要大于我国目前通用的五种输电电压6、35、220/110、330、500KV。介电损失角正切值不大于0.005。电器绝缘油的质量要求2粘度变压器是靠变压器油的循环流动来散热的,粘度过大会会导致变压器超温而不能正常任务,因此要求尽能够低的粘度和良好的粘温性能。3抗氧化安
57、定性变压器的任务温度并不高,但运用时间普通为1015年,变压器油长期与空气、金属接触,势必会生成一些酸类、缩聚物等。4析气性电器绝缘油的析气性就是在高压电场下发生化学变化而析出气体的性能。在高电场强度下,会出现瞬间放电和边缘放电,使油品发生脱氢反响,生成的氢气不能被油品吸收,构成气泡,析出气体过多,导致电气设备内压力添加,能够引起爆炸和熄灭。 附着性好,不宜流失、不需经常添加,降低维修和 光滑费用, 减震性强、减少噪音 结实坚持在摩擦外表,起密封、维护和防腐蚀作 用,无滴油溅油景象4.2 光滑脂光滑脂的优点光滑脂的特点没有流动性,导热系数小;没有冷却和清洗作用;摩擦阻力较光滑油大;改换时比较费事光滑脂的缺陷光滑油75-95%、稠化剂、稳定剂和添加剂组成光滑脂的组
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