рідке паливо

Основними способами отримання промислового палива з нафти є пряма перегонка і крекінг-процес. При прямій перегонці з нафти виділяються легкі фракції, тобто частини вуглеводнів, що википають в певному інтер-валі температур, які при подальшій конденсації обра-товують легкі рідкі палива з наступними межами википання:

бензин - 40 - 200 ° С, щільність # 961; = 0,72 - 0,76 г / см 3; гас - 200 - 300 ° C,

# 961; = 0,79 - 0,87 г / см 3; соляровое масло - 280 - 360 °, # 961; = 0,87 - 0,90 г / см 3.

Пряма перегонка дає незначний вихід легкого палива, менше 50%. Залишком прямий перегонки є мазут, який представляє собою суміш важких вуглеводнів. Ма-зут може бути використаний як паливо і як сировину для по-лучения легкого рідкого палива і масел в крекінг-про-процесі, який полягає в термічному розкладанні важких вуглеводнів при температурі 450 - 500 ° С і тиску 4,5 - 5,0 МПа. Продуктами крекінгу є високоякісних-ний крекінг-бензин і гас, а залишком є ​​крекінг-мазут.

Відзначимо основні фізико-хімічні і експлуатаційні властивості рідкого палива.

В'язкість - це властивість рідини чинити опір відносному переміщенню частинок. В'язкість визначає можливість і умови застосування палива. 0т величини в'яз-кості залежить ступінь розпилювання палива форсунками, ра-бота топлівоперекачівающей апаратури, легкість транспорти-вання по трубопроводах.

Рис.2.2. Залежність в'язкості газотурбінного палива від температури: 1 - паливо газотурбінне дистиллятное, 2 - дизельне паливо ДС (ГОСТ 4749-49), 3 - паливо газотурбінне для тепловозних двигунів (ГОСТ 10433-63) НУ НПЗ, 4 - те ж У НПЗ

У технічних умовах і ГОСТах в'язкість нормується для реактивних палив (авіаційних гасу) при 20 ° і 40 ° C, для дизельного палива при 20 ° і 50 ° С. В'язкість реактивних і дизельних палив визначається Капілья-лярні віскозиметром. Одиницею вимірювання кінематичної в'язкості є сантістокс (1 сст = 0,01 см 2 / с). В'язкістю в I сст володіє вода при t = 20,2 ° C. В'язкість газотурбінних важких палив і мазуту виражається в граду-сах умовної в'язкості ° ВУ, які визначають ставлення часу витікання 200 см 3 палива при заданій температурі через калібрований отвір до часу закінчення такої ж кількості води при 20 ° C. Умовна в'язкість мазутів прийнята в якості основного показника для їх маркування, тобто марка мазуту відповідає значенню його умовної в'язкості в ° ВУ при 50 ° C. Наприклад, в'язкість мазуту Ф20 дорівнює 20 ° ВУ

Бензин і гас мають невелику в'язкість (2 - 5 ° ВУ) і пологі в'язкісно-температурні характеристики. Важке газотурбінне паливо (мазути) має значну в'язкість навіть при порівняно високій температурі (10 - 20 ° С), що ускладнює його перекачування по трубопроводах, а хороше розпилювання такого палива не можна здійснити без попе-рительного підігріву до 70 - 150 ° C і вище, який повинен забезпечити в'язкість нижче 3 ° ВУ в умовах ГТУ і 6 -10 ° ВУ в умовах котелень і в промислових топках. Залежність в'язкості різних палив від температури представлена ​​на рис. 2.2 і. 2.3.

Залежність в'язкості важкого рідкого палива від температури можна приблизно оцінити за формулою

де величина показника n дорівнює:

° ВУ50 = 2 5 10 15 20

= 1,8 2,3 2,6 2,75 2,85

Щільність палива d4 20 являє собою відношення маси рідини в даному обсязі при t = 20 ° С до маси води в тому ж обсязі при t = 4 ° С. Практично щільність палива може бути виміряна ареометром. Залежність пліт-ності від температури виражається формулою

де а - середня температурна поправка може бути визначена за формулою

a = (18.310 - 13.233 d4 20) # 8729; 10 -4

Щільність палива слабо залежить від тиску. При збільшенні тиску до 100 кг / см 2 (

100 бар) щільність збільшується на 2 - 3%.

Рис.2.3. Залежність в'язкості мазутів від температури: 1, 2, 3 - топковий мазут М-200, М-100, М-40, відповідно; 4, 5, 6 - топковий мазут з в'язкістю 80, 60, 20 ° ВУ, відповідно; 7 - сланцевий мазут, 8 і 9 - флотський мазут Ф12 і Ф5, відповідно

Рис.2.4. Вплив в'язкості палива на тонкість розпилювання

Теплоємність палива - це кількість теплоти, необхідне для підвищення температури 1 кг палива на 1 градус.

Величину теплоємності можна визначити за емпіричною формулою Крега

ккал / кг · град. (× 4,19, кДж / кг · град.) (2.3)

У розрахунках величину теплоємності зазвичай приймають рівною 0,4 - 0,5 ккал / кг · град. Наприклад, для рідкого гасу cp = 0,478 ккал / кг (× 4,19 кДж / кг # 8729; град.) При t = 20 0 C і p = 0,1 МПа.

Температура спалаху. Це мінімальна температура, при якій пари палива утворюють з навколишнім повітрям суміш, здатну спалахнути від стороннього полум'я. Темпера-тура спалаху визначає норму пожежної безпеки при підігріві рідкого палива.

Температура застигання є мінімальною температу-рій, що визначає можливість зливу і перекачування топ-лива. Це температура, при якій паливо втрачає свою під-рухливість.

Поверхневий натяг # 963; є параметром, визна-ляющим ефективність розпилювання і випаровування рідкого топ-лива. У технічній системі одиниць вимірюється в кг / м. Поверхневий натяг залежить від природи рідини і тим-ператури.

величина # 963; ≈ 0,0027 кг / м для гасу при 20 ° C і # 963; ≈ 0,0036 - 0,0036 кг / м для мазуту при t = 70 - 100 ° С.

Зольність є непрямою характеристикою схильності палива до нагароутворення. Зольність визначається при випаровуванні 25 г палива в тиглі і прожаренні осаду. Отриману золу виражають у відсотках до взятої масі палив-ва. Як правило, з великим навантаженням фракційного складу золь-ність палива збільшується. Найменшою зольністю обла-дають реактивні палива (0,003%), найбільшою - топковий мазут (0,15 - 0,3%). При згорянні важкого палива золообразующіе речовини утворюють різні сполуки, кото-які відкладаються на стінках жарової труби і на елементах проточної частини газової турбіни. Відкладення золи погіршують аеродинамічні якості проточних частин і змінюють про-хідні перетину.

Сильну корозію деталей ГТД викликають пятиокись вана-Дія V2 O5 і сульфат натрію Na2 SO4. Особливо небезпечна ванадиевая корозія, яка різко інтенсифікується при температурі 650 ° C і вище. Пятиокись ванадію, температура плавлення якої 650 ° C, в рідкому стані володіє спо-можності розчиняти металеві окисли з поверхні деталей, причому корозія може бути дуже сильною навіть при дуже незначному вмісті ванадію в паливі. Поет-му робота ГТУ в цьому випадку можлива при температурі перед турбіною 630 - 650 ° С.

Хімічна стабільність. Стабільними називаються палива, що не змінюють своїх властивостей під час транспортування, перекачування і тривалому зберіганні. Хімічна нестабільність проявляє-ся в основному в освіті в них смол, нерозчинних опадів і відкладень. Найбільш стабільними є реактив-ні палива.

В даний час в країні в основному вирішені пи-роси створення ГТУ на дистилятів рідких паливах (дизель-ве паливо і соляровое масло) і природному газі. Цьому спо-собствовать низька зольність і коксованість цих палив, практична відсутність ванадію і сульфату натрію і ряд інших якостей. Однак дизельне паливо є дорогим і кількість його обмежена, тому при створенні стаціон-нарних ГТУ на рідкому паливі слід орієнтуватися на більш важке паливо - мазут і перспективні газотурбін-ні палива. Використання мазуту в ГТУ, що працюють при температурі більше 650 ° C, при наявності в них ванадію, нат-рия і золи в кількостях, що перевищують технічні норми, можливо тільки після очищення палива від цих сполук. Для очищення мазутів може бути використана промивка водою, а також додавання присадок, що знижують корозію.

Перспективними паливами для газових турбін можуть бути дистиляти вторинного походження, отримані спеціальним крекингом.

Рідке газотурбінне паливо для ГТУ має задовольнив рять наступним технічним показникам:

Температура застигання, ° С +5 ÷ 10

В'язкість в ° ВУ не більше 6

сірки 2,0 ÷ 3,0

Щільність при 20 ° С 0,91 ÷ 0,98

Теплота згоряння, кДж / кг 37710 ÷ 41900

Асортимент рідких палив

В даний час основними паливами для реактивних двигунів цивільної авіації є гас Т-1, ТС-1, Т-2, Т-6, Т-7. Всі вони є продуктом прямої перегонки нафт. Палива Т-1 і ТС-1 найбільш поширеною-нени в цивільній авіації. Недоліком їх є мала стабільність при підвищених температурах. Палива Т-6 і Т-7 є термостабільними. Основні властивості реактив-них палив відображені в технічних умовах, частково перед- поставлених в таблиці 3.

Крім табличних даних слід зазначити наступні фізкабінет-ко-хімічні властивості гасу, що не нормовані стандартами-те: середня теплоємність 0,47 - 0,50 (× 4,19 кДж / кг · град.); елементарний хі-ний склад - 86% вуглецю і 14% водню.