Нагарные свойства топлива

Основными местами образования нагара в газотур­бинных двигателях являются: внутренние стенки жаро­вых труб камер сгорания (рис. 15); лопатки завихрителей воздуха со стороны зоны горения; торцевые и внут­ренние поверхности сопел топливных форсунок и каналы для охлаждающего воздуха; внутренние поверхности воспламенителей и электроды свечей основных и форсажных камер сгорания.

Рис. 15. Образование нагара в жаро­вых трубах камер сгорания:

а — двигатель АМ-3; б — двигатель РД

Образование нагара в газотурбинном двигателе мо­жет быть причиной:

· ухудшения смесеобразования и эффективности сгорания топлива вследствие того, что образование нагара на стенках жаровых труб нарушает аэродинамику потока горючей смеси;

· ухудшения состава горючей смеси вследствие образования нагара в отверстиях подвода первичного воздуха;

· местного пе­регрева металла, ве­дущего к коробле­нию и растрескиванию жаровых труб;

· нарушения ра­боты форсунок; об­разование нагара на форсунках изменяет форму распылённой струи топлива, что может привести к нарушению смесе­образования и к прогару камеры сго­рания, а в некоторых случаях и к выключению двигателя;

· эрозии* турбинных лопаток и засорения турбин­ных сопел, происходящих под действием частиц нагара, сдуваемых со стенок жаровых труб газовым потоком;

· отказа пусковых систем двигателя из-за нагара на электродах свечей воспламенителей;

· догорания топлива и дымление после остановки двигателя из-за воспламенения остатков топлива от рас­калённого нагара.

Существует определённая связь между некоторыми показателями качества реактивного топлива и склонностью его к образованию нагара в двигателе. Нагарность топлива, например, увеличивается с повышени­ем содержания в нём ароматических углеводородов, фак­тических смол, серы и сернистых соединений, чем тяжелее фракционный состав топлива, тем больше образуется нагара в дви­гателе.

Для условной оценки нагарных свойств реактивного топлива пользуются двумя показателями — высотой не­коптящего пламени и люминометрическим числом, с увеличением которых нагарность топлива умень­шается. Оба этих показателя определяют по ГОСТ 17750—72 в одном и том же приборе, который состоит из люминометра и стандартной фи­тильной лампы, оборудованной полуавтоматическим поджогом фитиля и механизмом вертикального переме­щения горелки. При помощи люминометра измеряют вы­соту некоптящего пламени, оценивают его яркость и температуру газов над пламенем.

Для определения высоты некоптящего пла­мени в фитильную лампу заливают 10 мл топлива и зажигают фитиль. Поднимая и опуская фи­тиль до появления и исчезновения коптящего пламени, измеряют высоту некоптящего пламени в мм.

Люминометрическое число (от лат. lumen, род.патеж – свет и греч. metreo – измеряю) - показатель интенсивности теплового излучения пламени при сгора­нии топлива, иными словами — радиацию пламени. Это число определяется по температуре газов в камере сгорания, которая устанавливается при сжигании испытуемого и эталонных топлив — смесей тетралина и изооктана.

Тем­пература газов над пламенем испытуемого и эталонных топ­лив определяется при интенсивности свечения их пла­мени, равной интенсивности свечения пламени тетралина в точке дымления. Люминометрическое число изоок­тана принято за 100 единиц, а тетралина за 0.

Чем выше люминометрическое число, тем эффективнее сгорание топлива – меньше нагара отлагается на стенках камеры сгорания, ниже температура стенок камеры сгорания, завихрителя и лопаток газовой тур­бины.

При определении люминометрического числа сравнивают температуры продуктов сгорания топлива и эталонов (тетралина и изооктана) при одинаковом уровне излучения пламени этих топлив в зелёно-жёлтой полосе видимого спектра (280–700 нм). Температуры продуктов сгорания над пламенем топлив измеряют при интенсивности их свечения, равной интенсивности свечения пламени тетралина в точке дымления. При этом люминометрическое число (Л. Ч.):

где ∆t_т, ∆t_тр, ∆t_из – разность между температурой газов над пламенем топлива, тетралина, изооктана и температурой воздуха, поступающего к горелке (в° С).

Люминометрическое число определяют на специальном приборе, состоящем из оптической системы определения точки дымления (высоты некоптящего пламени), системы оценки яркости пламени, термопар и стандартной фитильной лампы, в которой сгорает топливо.

Люминометрическое число различных типов реактивных топлив изменяется в пределах 40–70 и характеризует сгорание; чем люминометрическое число больше, тем меньше интенсивность излучения пламени, температура стенок камеры сгорания газотурбинного двигателя и вероятность коробления и прогара.

Для оценки нагарообразующей склонности топлив используется и такой показатель, как нагарное число, которое определяют испытанием топлива в камере сгорания малоразмерного газотурбинного двигателя по квалификационному методу ППЮ. Испытание прово­дится в сравнении с эталонным топливом − смесью 85 % цетана и 15 % альфа–метилнафталина, нагарное число которой принято за 100 единиц.

Различают два нагарных числа: теплоизоляционное и ве­совое. Нагарное теплоизоляционное число – это отношение перепада температуры стенки камеры сгорания из-за образования на ней нагара при ра­боте на испытуемом топливе к перепаду температуры стенки при работе на эталонном топливе. Нагарное весовое число – это отноше­ние массы нагара, полученной при работе на испытуе­мом топливе, к массе нагара при работе на эталонном топливе. С увеличением нагарного числа склонность топ­лива к образованию нагара увеличивается.

Поиск по сайту: