儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)小論文

COLLEGE OF PETROLEUM ENGINEERING長 江 大 學(xué)儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)論文報(bào)告 題目： 噴氣燃料 單位： 石油工程學(xué)院 作者： 張 龍 專業(yè)班級(jí)： 儲(chǔ)運(yùn)11001班40 噴氣燃料 張龍長江大學(xué)石油工程學(xué)院 儲(chǔ)運(yùn)11001班40【摘要】：噴氣燃料是航空飛機(jī)的主要飛行燃料，為保證其質(zhì)量的安全可靠性，須清楚其諸多物化性質(zhì)，并針對(duì)性質(zhì)有效地改善油品質(zhì)量及預(yù)防安全事故的發(fā)生。本文將對(duì)目前飛機(jī)使用的噴氣燃料的性質(zhì)和指標(biāo)以及如何改善油品質(zhì)量作簡要闡述?！娟P(guān)鍵詞】：噴氣燃料；性能；添加劑；一、噴氣燃料的燃燒性能噴氣燃料的燃燒性能包括（1）凈熱值與密度，（2）燃料的霧化和蒸發(fā)性能（3）積碳性能(4)燃?xì)獾臍庀喔g（一）、凈熱值包括質(zhì)量熱值和體積熱值。噴氣燃料的能量特性可以用質(zhì)量熱值或者體積熱值表示，燃料的質(zhì)量熱值越高，耗油率越小，燃料的體積熱值隨其密度增大而增大。因?yàn)轱w機(jī)的油箱體積有限，所以燃料的體積熱值越大，飛機(jī)儲(chǔ)備的能量越多，其航程越遠(yuǎn)。燃料的熱值與密度都取決于其化學(xué)組成，氫氣的燃燒值比碳大很多，因此，燃料的氫碳質(zhì)量比越大，其質(zhì)量熱值也越大。烷烴的氫碳比最大，芳香烴最小，所以烷烴的質(zhì)量熱值最高，環(huán)烷烴次之，芳香烴最低，而它們的密度則正好相反，故質(zhì)量熱值與體積熱值之間存在著矛盾，為兼顧兩者，理想的噴氣燃料是含有較多的環(huán)烷烴。（二）、燃料的霧化和蒸發(fā)性能。噴氣燃料的霧化程度嚴(yán)重影響燃燒的完全程度，燃燒噴入燃燒室時(shí)霧化的越好，形成混合氣的速度越快，其燃燒的程度也越高。影響霧化程度的指標(biāo)是燃料的粘度，當(dāng)粘度過大時(shí)，噴射角小，霧滴大因而霧化不良，燃燒不完全，而粘度過小，噴射角大射程近，易引起局部過熱。燃料的蒸發(fā)性能對(duì)燃料的重啟性，燃燒程度以及蒸發(fā)損失影響很大，蒸發(fā)性能好的燃料與空氣混合快，燃燒程度高，油耗低同時(shí)易啟動(dòng)，燃料的蒸發(fā)性取決于其組分中的輕組分含量，但同時(shí)，蒸汽壓過高也是不利的，在高空低壓時(shí)容易引起氣阻，飛機(jī)起飛時(shí)常常因?yàn)檎舭l(fā)過快造成燃料大量損失。 （三）、噴氣燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒時(shí)生成積碳的現(xiàn)象稱為燃料的積碳性。積碳可造成一系列問題，如積聚在燃燒室火焰筒壁的積碳惡化導(dǎo)熱，產(chǎn)生局部過熱，使火焰筒壁變形，甚至產(chǎn)生裂紋。影響積碳生成的主要因素是燃料的化學(xué)組成。燃料中芳香烴最易生成積碳，因此，噴氣燃料標(biāo)準(zhǔn)中不僅限制芳香烴的含量不超過20%，而且同時(shí)限制萘系芳香烴的含量?？刂茋姎馊剂戏e碳性能的指標(biāo)有煙點(diǎn)，輝光點(diǎn)和萘系烴含量。其中煙點(diǎn)是指在特制的燈具內(nèi)在規(guī)定的條件下，測定燃料燃燒時(shí)無煙火焰的最大高度，以mm為單位。規(guī)定一般不小于25mm；輝光點(diǎn)主要用來表示燃料燃燒時(shí)的火焰輻射強(qiáng)度。輝光值越高，表明輻射強(qiáng)度越低，燃燒越完全，國產(chǎn)噴氣燃料規(guī)定輝光值不小于45.（四）、燃?xì)獾臍庀喔g。噴氣燃料在燃燒過程中，會(huì)對(duì)燃燒室有腐蝕作用，同時(shí)導(dǎo)向器葉片和渦輪葉片也常受到燃燒產(chǎn)物的侵蝕，這種高溫燃?xì)鈱?duì)金屬的侵蝕成為氣相腐蝕。在噴氣燃料中加入一定量的非活性硫化物，硫化物能在金屬表面形成保護(hù)膜，能有效的防止高溫侵蝕作用。 二、噴氣燃料的低溫性能 噴氣燃料在飛機(jī)燃料系統(tǒng)中于低溫下能否順利地用油泵輸送和通過過濾器，保證正常供油的性能稱為低溫性能。 影響燃料的低溫性能的主要因素是燃料的化學(xué)組成和融水性。正構(gòu)烷烴和某些芳香烴的結(jié)晶點(diǎn)高，而環(huán)烷烴和烯烴的結(jié)晶點(diǎn)較低。燃料中結(jié)晶點(diǎn)高的組分很容易在低溫下出現(xiàn)烴結(jié)晶，造成過濾器堵塞，引起供油不暢。因此，希望燃料的結(jié)晶點(diǎn)低，但是這樣會(huì)大大降低噴氣燃料的產(chǎn)率，我國目前根據(jù)各地區(qū)不同的最低氣溫情況，生產(chǎn)了適用于不同地區(qū)的噴氣燃料，即達(dá)到了使用要求，又充分利用了我國石油資源。 燃料中含有的微量水分在低溫下也會(huì)形成結(jié)晶，造成過濾器堵塞。燃料中的水于儲(chǔ)運(yùn)、保管、使用中管理不善使雨雪落入油品，除此之外，更重要的是烴類具有微弱的溶水性，能吸收空氣中的水蒸氣，使得無水的燃料逐漸變得含水。水在燃料中的溶解度是隨溫度升高而增大的，噴氣燃料在儲(chǔ)存中，當(dāng)溫度升高時(shí)對(duì)水的溶解度增大，燃料會(huì)從大氣中吸收水分，直至飽和；當(dāng)溫度降低時(shí)，水的溶解度也隨之減小，使已溶解的少量水分從油品中析出，成為游離水，沉積在油罐底部，這個(gè)過程反復(fù)多次，罐底水分就會(huì)增加，同時(shí)該過程還隨著空氣濕度增大和溫度變化幅度的增大而變大。三、噴氣燃料的潔凈度目前，噴氣燃料的潔凈度已成為影響飛行安全的極重要的因素之一，引起燃料潔凈度下降的主要物質(zhì)有水分、固體雜質(zhì)、表面活性物質(zhì)以及細(xì)菌等因素。(一)、水分除了會(huì)增加燃料的腐蝕性、惡化低溫性能之外，還能破壞燃料的潤滑性，增大磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡死油泵的柱塞，水分過多時(shí)會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。水分還會(huì)引起燃料中細(xì)菌滋生，細(xì)菌代謝生成的表面活性物質(zhì)會(huì)污染油品，有的細(xì)菌產(chǎn)物會(huì)將硫酸鹽還原成硫化氫，使油品產(chǎn)生腐蝕性，加速燃料容器的腐蝕。同時(shí)在適宜的條件下，細(xì)菌還會(huì)大量繁殖，造成過濾器堵塞。國際名航規(guī)定燃料中的懸浮水不能超過0.003%。（二）、固體雜質(zhì)主要是指在油品的儲(chǔ)存、使用過程中，由外界混入的塵土、沙粒、纖維和腐蝕產(chǎn)生的黑色Fe3O4和紅色的Fe2O3,固體雜質(zhì)對(duì)于燃料系統(tǒng)中的高壓油泵和噴油嘴的危害性很大。雜質(zhì)進(jìn)入噴油嘴會(huì)堵塞油路，減少供油，使渦輪所受燃?xì)鈮毫Σ痪?，?yán)重時(shí)會(huì)使渦輪機(jī)葉片根部出現(xiàn)斷裂，甚至折斷。國際名航規(guī)定，噴氣燃料中固體顆粒直徑不得大于5um，質(zhì)量濃度不能超過1mg/L。(三)、表面活性物質(zhì)是分子中同時(shí)具有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，能使界面張力急劇下降的物質(zhì)，噴氣燃料中的活性物質(zhì)很少，但是，即便如此，這些微量的活性物質(zhì)對(duì)燃料的影響卻很大。當(dāng)燃料中的活性物質(zhì)含量達(dá)到0.00005%0.00015%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，燃料中的游離水就難以分離干凈。同時(shí)，會(huì)降低過濾器使用周期，表面活性物質(zhì)還會(huì)形成黑色或綠色的粘液，影響過濾器的正常供油。因此，油品加工時(shí)要注意完全脫水，在儲(chǔ)運(yùn)使用過程中要注意精心管理，注意在收發(fā)、運(yùn)輸、加注各個(gè)環(huán)節(jié)杜絕水分、固體顆粒雜質(zhì)等混入油品。四、噴氣燃料的安定性在常溫儲(chǔ)存和高溫使用過程中，噴氣燃料應(yīng)具有保持本身質(zhì)量不變的能力，既具有良好的儲(chǔ)存安定性和熱氧化安定性。（一）、儲(chǔ)存安定性。實(shí)驗(yàn)表明，國產(chǎn)1號(hào)和2號(hào)噴氣燃料在不同氣候條件下儲(chǔ)存6至10年后，只有酸度和實(shí)際膠質(zhì)略有增加，顏色有所加深，其他無明顯變化，全部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)仍符合要求，可見這兩種噴氣燃料的安定性事很好的，原因是噴氣燃料都是直溜的，烯烴含量極少，硫化物尤其是硫醇性硫控制很嚴(yán)格，儲(chǔ)存過程中反映很微弱，膠質(zhì)和酸性物質(zhì)生產(chǎn)量很少。（二）、熱氧化安定性。熱氧化安定性是表示燃料抵抗熱和氧化作用而保持其自身性質(zhì)而不發(fā)生永久性變化的性質(zhì)。飛機(jī)在高速飛行過程中，燃料油溫度達(dá)到110度以上，局部可達(dá)到200度。噴氣燃料在高溫下，會(huì)發(fā)生氧化作用生成膠質(zhì)和沉渣，它們的量雖然不大，但其危害極大，它們會(huì)堵塞過濾器，使噴油嘴壓力增大，供油量降低，甚至中斷。為了提高噴氣燃料的安定性，燃料中應(yīng)盡量減少非烴類和不飽和烴類的含量，限制多環(huán)芳香烴和環(huán)烷烴的含量，同時(shí)也可在煉制過程中，在燃料尚未與空氣接觸時(shí)加入抗氧化劑、金屬鈍化劑，以減少熱氧化沉沉淀的生成。六、噴氣燃料的腐蝕性噴氣燃料的腐蝕性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性和使用壽命有很大影響。燃料中的烴類液態(tài)時(shí)并無腐蝕性，對(duì)金屬的腐蝕主要是由含硫化合物（如硫、硫化氫和低分子硫醇）、含氧化合物、水分和細(xì)菌所引起的。含硫化合物除了腐蝕銅、鎘等金屬外，還會(huì)腐蝕銅的合金，硫醇腐蝕金屬后生成的膠狀沉淀物易堵塞噴油嘴和過濾器，影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作。硫醇還會(huì)對(duì)一些人造橡膠進(jìn)行腐蝕，因此，噴氣燃料中硫醇的含量要嚴(yán)格控制。噴氣燃料中細(xì)菌多大上百種，它們對(duì)油品及金屬容器的危害極大，因此可在燃料中加入適量的殺菌劑，可有效防止細(xì)菌引起的油品污染和金屬腐蝕。七、噴氣燃料的潤滑性 噴氣燃料在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中除了作為燃料意外，也起到潤滑作用。同時(shí)作為冷卻劑將摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，起降溫作用。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力很大，摩擦表面溫度高，壓力大，接觸應(yīng)力可以達(dá)到250MPa300MPa.噴氣燃料中的帶極性的非烴類化合物如環(huán)烷酸、酚類以及某些硫化物和氮化物，容易吸附在金屬表面，形成油膜，從而有效降低金屬間的摩擦和磨損，但是上述物質(zhì)影響燃料的安定性，因此經(jīng)常采用的方法是精煉取出以上物質(zhì)，而加入少量抗磨添加劑，以提高燃料的潤滑性能，這類添加劑能在金屬表面形成一層對(duì)水無滲透性的吸附膜，同時(shí)具有防腐和抗磨作用。常用的抗磨添加劑有長烷基鏈的脂肪酸，烷基氨基磷酸酯等。八、噴氣燃料的靜電著火性與其它各種油氣燃料一樣，噴氣燃料的靜電著火性是很值得關(guān)注的一個(gè)問題。國內(nèi)外曾多次發(fā)生過航空燃料的靜電失火事故，主要是出現(xiàn)在天氣干燥炎熱的季節(jié)，發(fā)生在向加油車或飛機(jī)加油的過程中。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量很大，為節(jié)約注油時(shí)間，機(jī)場常采用高速加油的方式為飛機(jī)注油。在加油時(shí)，噴氣燃料通過與管道、容器、油注設(shè)備發(fā)生劇烈摩擦，會(huì)產(chǎn)生大量的靜電荷，而且注油速度越快，產(chǎn)生的靜電荷數(shù)量越多。烴類燃料的電的絕緣體，電導(dǎo)率非常低，且燃料越純凈其電導(dǎo)率越低，一次高速加油時(shí)產(chǎn)生的靜電荷難以被到處而發(fā)生聚集，有時(shí)甚至可以達(dá)到數(shù)千上萬伏，引起火花放電，出現(xiàn)火災(zāi)。針對(duì)以上情況，人們采取了改善操作的辦法，通過改裝加油設(shè)備以及向燃料中加油抗靜電添加劑，等措施防止