Глава 6.  ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

 НЕФТЯНЫХ    МАСЕЛ  И  ТОПЛИВ

        ДЛЯ  ДВИГАТЕЛЕЙ  ЛЕТАТЕЛЬНЫХ  АППАРАТОВ

 

Общие сведения о маслах и топливах

Нефтяные масла разной степени очистки получили весьма широкое распространение, и назначение их очень разнообразно. В зависимости от применения различают масла:

● смазочные – моторные масла (авиационные, автомобильные, тракторные, дизельные, для реактивных двигателей);

● индустриальные – для смазки станков, различных механизмов, прессов, приборов;

● турбинные;

● компрессорные.

Смазочные масла или смазки по своему техническому назначению делятся на антифрикционные, защитные, уплотнительные.

Нефтяная промышленность вырабатывает большой ассортимент смазок. К ним относятся солидолы,  консталины, смазка ГОИ-54, приборная АФ-74, универсальная тугоплавкая водостойкая УТВ или 1−15, самолето-моторная НК−50 и ряд других.

Нефтяные горючие. Нефтяная промышленность выпускает большое количество разнообразных сортов жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания, паровых котлов и промышленных печей.

Классификация горючих основывается на условиях их применения. Наибольший интерес представляют горючие для воздушно-реактивных двигателей (ВРД). В реактивной активации в качестве топлива применяют дистилляты прямой перегонки нефти: широкая бензин-лигроин-керосиновая фракция (топливо Т-2); авиационные керосины (Т−1 и ТС−1), а  для самолетов со сверхзвуковой скоростью полета − топливо Т−5 утяжеленного фракционного состава с пределами температур кипения 195−315^оС.

          Несмотря на такое большое разнообразие продуктов нефтепереработки, и масла, и топлива имеют ряд общих физико-химических характеристик, позволяющих оценивать их качество и область применения.

К таким характеристикам относятся кислотное число и фракционный состав, который можно определить по температуре выкипания или по «кривой разгонки».

 

Кислотность горючих масел

 

Важным требованием, предъявляемым как к маслам, так и к топливам, является требование антикоррозионной стойкости емкостей для их хранения и перевозки. Коррозия обусловливается накоплением в нефтепродуктах свободных органических кислот, особенно низкомолекулярных. При длительной эксплуатации в условиях, способствующих окислению, первоначально инертный продукт может стать коррозионно агрессивным, опять же в связи с накоплением в ней кислых продуктов окисления. Особенно это возможно в зонах трения или при доступе кислорода воздуха.

Согласно ГОСТу,  кислотность принято выражать кислотным числом, показывающим, сколько мл 0,1 н  КОН необходимо затратить для нейтрализации свободных органических кислот, содержащихся в 1 г масла или нефти. Кислотность лигроинов, бензинов и дизельных топлив выражается в мг КОНна 100 мл испытуемого продукта.

Различие в количественной оценке кислотности масел и топлив объясняется тем, что требования к топливам гораздо выше, чем к маслам. Вследствие летучести топлив их пробы для  анализа проще отбирать по объему, чем взвешивать. Для авиабензинов и топлив Т−1 допускается кислотность не более 1 мг КОН на 100 мл, для автомобильных бензинов – не более 3 мг, а для тракторных керосинов – не выше 5 мг КОН на 100 мл. Кислотность масел нормируется в пределах от 0,02 до 0,35 мг КОН  на  1 г анализируемого масла.

Сущность определения кислотного числа состоит в извлечении кипящим этиловым спиртом кислых соединений, находящихся в определенном массовом или объемном количестве анализируемого нефтепродукта, с последующей нейтрализацией спиртового раствора щелочью в присутствии индикатора-фенолфталеина.

Существует несколько методов определения кислотности, один из которых – термометрический − описан в работе  №  34.

 

 

Фракционный состав горючих

 

Современные топлива для гражданской авиации должны обладать рядом важных эксплуатационных и технических качеств, связанных с надежностью, экономичностью и долговечностью авиационной техники.

Одними из важнейших эксплуатационных характеристик горючего являются его испаряемость и фракционный состав.

Термин «испаряемость» часто используется специалистами как наиболее удобный для обозначения способности жидкости переходить в парообразное состояние. Испаряемость влияет на процессы смесеобразования, горения, образования паровых пробок в топливопроводах. О ней судят, главным образом, по двум показателям: давлению насыщенных паров и фракционному составу топлива.

Фракционный состав топлива характеризуется числом фракций определенного количества этого топлива. Фракцией называется часть (группа) углеводородов, выкипающая в определенном интервале температур. Основным горючим топлива для авиационных двигателей самолетов гражданской авиации являются керосины различных марок. Керосин Т−1 является  продуктом  прямой перегонки малосернистой нефти, температурный интервал выкипания которого лежит в пределах 150−280^оС. Керосин ТС−1 − продукт прямой перегонки сернистой нефти, интервал его выкипания  − 150−250^оС. Керосины Т−1 и ТС−1  наиболее распространены в гражданской авиации.  Их недостаток – малая стабильность при повышенных температурах.

Керосин Т−7 обладает термостабильностью. Он является продуктом прямой перегонки сернистой нефти, подвергнутым далее гидроочистке; интервал его выкипания:150−250^оС. Керосин Т−7 применяется как в чистом виде,  так и с противоизносными присадками.

Понятие «температура кипения» для жидкостей часто заменяют специальным понятием – «кривая выкипания» или «кривая разгонки».

«Кривой разгонки» называют кривую зависимости между температурой паров и объемным процентом выкипевшей жидкости. Кривая разгонки характеризует фракционный состав горючего и позволяет сделать заключение о его испаряемости.  На кривой разгонки имеется ряд характерных точек, позволяющих судить об эксплуатационных свойствах данного горючего. Так, для авиационного бензина точка выкипания 10 %  горючего определяет его «пусковые свойства» − она должна быть выше 85−88^оС.

Чем ниже температура, при которой выкипает 19% топлива, тем легче осуществляется запуск двигателя. Однако слишком низкая температура выкипания создает опасность закупорки теплопровода газовыми пробками и может привести к прекращению подачи горючего и остановке двигателя.

Общая испаряемость горючего характеризуется температурой выкипания 90% горючего по объему. Для авиационного бензина эта температура должна быть не выше 145^оС, для керосина – не выше 250^оС, а температура начала перегонки керосина – не выше 150^оС. Повышение температуры кипения приводит к увеличению парообразования.

В таблице приводятся максимальные температуры разгонки различных керосинов.

 

Фракционный состав	Т-1	ТС-1	Т-7
	ГОСТ 10227-62	ГОСТ 12308-66	ГОСТ 12308-66
1. Температура начала перегонки не выше 2. 10% перегоняются при температуре не более 3. 50% перегоняются при температуре не более 4. 90% перегоняются при температуре не более 5. 98% перегоняются при температуре не выше	1500   1750   2250   2700   2800	1500 1650   1950   2300   2500	1500   1650   1950   2300   2500

 

Контрольные вопросы

1. Перечислите продукты нефтеперерабатывающей промышленности, имеющие применение в авиации.

2. Назовите требования, предъявляемые к маслам, смазкам и горючим.

3. По каким характеристикам определяется качество масел, смазок, горючих?

4. Чем обусловлена кислотность масел, смазок, топлива?

5. Как нормируется кислотность по ГОСТу?

6. На чем основано определение кислотности топлив и масел?

7. Что такое титр? Рассчитайте титр 1 н раствора КОН.

8. Что представляет собой современное топливо? Какими качествами оно должно обладать?

9. Назовите наиболее важные эксплуатационные характеристики горючего.

10. Что такое испаряемость горючего? На какие процессы работы двигателя она влияет?

11. Чем характеризуется фракционный состав горючего?

12. Что называется фракцией?

13. Что представляет собой кривая разгонки горючего?

14. Какие важные выводы можно сделать об эксплуатационных качествах данного горючего на основании кривой разгонки?