石油炼制工程-喷气燃料课件.ppt

1、1第三节第三节 喷气燃料喷气燃料(航空煤油）航空煤油）一、一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求二、二、喷气燃料的燃烧性能喷气燃料的燃烧性能三、三、喷气燃料的安定性喷气燃料的安定性四、四、喷气燃料的低温性能喷气燃料的低温性能五、五、喷气燃料的腐蚀性喷气燃料的腐蚀性六、六、喷气燃料的清洁度喷气燃料的清洁度七、七、喷气燃料的起电性喷气燃料的起电性八、八、喷气燃料的润滑性喷气燃料的润滑性九、九、喷气燃料的牌号喷气燃料的牌号一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求喷气燃料用于喷气发动机，喷气发动机与点燃式航空发动喷气燃料用于

2、喷气发动机，喷气发动机与点燃式航空发动机相比，有机相比，有如下特点：如下特点：飞行高度高：一般在飞行高度高：一般在2000030000m高空飞行。高空飞行。飞行速度快：目前飞行速度已提高到飞行速度快：目前飞行速度已提高到3M以上。以上。发动机重量轻：飞行速度越快，重量减轻越多。发动机重量轻：飞行速度越快，重量减轻越多。燃油转化为功的效率高：飞行速度越高，燃料转化为功燃油转化为功的效率高：飞行速度越高，燃料转化为功的效率也就越高，耗油量越低。的效率也就越高，耗油量越低。喷气式发动机的分类喷气式发动机的分类根据燃料燃烧所需氧化剂的差别，喷气发动机分为：根据燃料燃烧所需氧化剂的差别，喷气发动机分为：

3、（1）火箭发动机）火箭发动机在大气层外飞行，需自带氧化剂。在大气层外飞行，需自带氧化剂。一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求（2）空气喷气发动机）空气喷气发动机 利用空气中的氧作为氧化剂使燃料燃烧。适合于大气层中。利用空气中的氧作为氧化剂使燃料燃烧。适合于大气层中。无压气机式无压气机式没有压缩机构，空气以高速进入气道，在进气道内速度逐步转变没有压缩机构，空气以高速进入气道，在进气道内速度逐步转变为压力。为压力。有压气机式有压气机式有压缩机构，压气机。都有核心部件有压缩机构，压气机。都有核心部件燃气发生器（压气机、燃气发生器（压气机、燃烧室和涡轮），故

4、统称为燃气涡轮喷气发动机。燃烧室和涡轮），故统称为燃气涡轮喷气发动机。一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求1、涡轮喷气发动机的工作过程、涡轮喷气发动机的工作过程各部件作用：各部件作用：(1)压缩机：压缩机：压缩空气，提高空气压力以提高热能利用程度。压缩空气，提高空气压力以提高热能利用程度。(2)燃烧室：燃烧室：空气与燃料混合在此燃烧，产生高温、高压气体，空气与燃料混合在此燃烧，产生高温、高压气体，膨胀将热能转变为动能。膨胀将热能转变为动能。(3)涡轮：涡轮：将燃烧的部分热能转换为机械能，带动压缩机和其它将燃烧的部分热能转换为机械能，带动压缩机和其它附

5、件工作。附件工作。(4)尾喷管：尾喷管：使高压、高温气体膨胀和加速。使高压、高温气体膨胀和加速。工作原理：工作原理：(1)进气进气在喷气发动机中，空气经进气道进入离心式压缩机，一般是迎面在喷气发动机中，空气经进气道进入离心式压缩机，一般是迎面进入。进入。(2)压缩压缩空气被压缩，空气被压缩，T0.30.5 MPa，P150200，30%左右的空左右的空气以气以4060m/s的速度进入燃烧室。的速度进入燃烧室。一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求(3)燃烧燃烧压缩空气进入燃烧室与喷嘴喷出的燃料混合成可燃混合气并压缩空气进入燃烧室与喷嘴喷出的燃料混合成可

6、燃混合气并在燃烧室内连续不断地燃烧。在燃烧室内连续不断地燃烧。(4)作功作功燃烧后高温气体与燃烧后高温气体与70%左右的左右的冷空气混合冷空气混合后温度降低，进入后温度降低，进入涡轮。推动涡轮高速旋转带动空气压缩机工作。然后进入尾涡轮。推动涡轮高速旋转带动空气压缩机工作。然后进入尾喷管以高喷管以高速喷出，产生反作用力推动飞机前进。速喷出，产生反作用力推动飞机前进。与汽油机和柴油机的区别与汽油机和柴油机的区别（1）在喷气发动机中，燃料与空气同时进入燃烧室，一经）在喷气发动机中，燃料与空气同时进入燃烧室，一经点燃，可燃混合气是连续燃烧的，而活塞式发动机的燃料供点燃，可燃混合气是连续燃烧的，而活塞式

7、发动机的燃料供给和燃烧则是周期性的。给和燃烧则是周期性的。（2）活塞式发动机燃烧是在密闭的空间进行，而喷气发动）活塞式发动机燃烧是在密闭的空间进行，而喷气发动机则是在机则是在3050m/s的高速气流中进行，故燃烧速度必须大的高速气流中进行，故燃烧速度必须大于气流速度，否则会火焰中断。于气流速度，否则会火焰中断。一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求2、喷气发动机对燃料的要求、喷气发动机对燃料的要求良好的燃烧性能。良好的燃烧性能。热值、稳定性、起动性、生炭性。热值、稳定性、起动性、生炭性。良好的洁净性。良好的洁净性。控制机械杂质、水、表面活性剂。控制机械

8、杂质、水、表面活性剂。良好的低温性。良好的低温性。不析出烃结晶和冰晶体。不析出烃结晶和冰晶体。良好的安定性。良好的安定性。贮运和使用时不变质、不产生沉淀。贮运和使用时不变质、不产生沉淀。无腐蚀性。无腐蚀性。燃油系统不发生液相腐蚀，燃气系统不发生气燃油系统不发生液相腐蚀，燃气系统不发生气相腐蚀。相腐蚀。适当的润滑性能。适当的润滑性能。满足燃料泵的润滑。满足燃料泵的润滑。适当的蒸发性能。适当的蒸发性能。保证燃烧稳定，在高空中不产生气阻，保证燃烧稳定，在高空中不产生气阻，蒸发损失小。蒸发损失小。较高的热值和密度。较高的热值和密度。较小的起电性。较小的起电性。二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性

9、能1、喷气燃料的启动性、燃烧稳定性及燃烧完全度、喷气燃料的启动性、燃烧稳定性及燃烧完全度启动性启动性 低温迅速启动，熄火迅速再点燃。低温迅速启动，熄火迅速再点燃。影响因素：自燃点，蒸发性等影响因素：自燃点，蒸发性等稳定性稳定性 在高空中不稳定的原因主要是气压和温度较低。在高空中不稳定的原因主要是气压和温度较低。影响因素：影响因素：蒸发性蒸发性：太大要发生气阻，太小要熄火：太大要发生气阻，太小要熄火 化学组成：烷烃，环烷烃燃烧极限宽，有利于稳定燃烧；化学组成：烷烃，环烷烃燃烧极限宽，有利于稳定燃烧；而芳烃发而芳烃发 燃烧极限小，容易熄火。燃烧极限小，容易熄火。燃烧完全度燃烧完全度 所谓燃烧完全度

10、是指单位质量燃料燃烧时实际放出的热量所谓燃烧完全度是指单位质量燃料燃烧时实际放出的热量占燃料净热值的百分率。占燃料净热值的百分率。二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性能影响燃烧完全度的因素：影响燃烧完全度的因素：粘度粘度 粘度过大：粘度过大：喷射射程远，液滴大，雾化不良，燃烧不均匀、不喷射射程远，液滴大，雾化不良，燃烧不均匀、不 完全，功率降低。完全，功率降低。粘度过小：粘度过小：喷射射程近，火焰燃烧区域宽而短，易引起局部过喷射射程近，火焰燃烧区域宽而短，易引起局部过热。热。蒸发性蒸发性 蒸发性好的燃料能很快地与空气形成可燃混合气，燃烧完全蒸发性好的燃料能很快地与空气形成可燃混合气，燃烧

11、完全度度 高。馏分过重，不易蒸发，形成可燃混合气的速度慢，其燃高。馏分过重，不易蒸发，形成可燃混合气的速度慢，其燃烧完全度也就低。一般喷气燃料的终馏点都控制在烧完全度也就低。一般喷气燃料的终馏点都控制在300 C以下。以下。化学组成化学组成 烃类的燃烧完全度随化学组成按下列次序逐渐增大：烃类的燃烧完全度随化学组成按下列次序逐渐增大：双环芳烃单环芳烃带侧链芳烃双环环烷烃单环环烷烃双环芳烃单环芳烃带侧链芳烃双环环烷烃单环环烷烃 异构烷烃正构烷烃。异构烷烃正构烷烃。由此可见，芳香烃含量越高，其燃烧完全度越差，限制芳香烃由此可见，芳香烃含量越高，其燃烧完全度越差，限制芳香烃含量不大于含量不大于20%。

12、二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性能2、喷气燃料生成积炭的倾向、喷气燃料生成积炭的倾向(1)积炭的危害积炭的危害燃烧室火焰筒壁上形成积炭：燃烧室火焰筒壁上形成积炭：恶化热传导、局部过热，筒恶化热传导、局部过热，筒壁变形甚至破裂。壁变形甚至破裂。喷油嘴上生成积炭：喷油嘴上生成积炭：燃料雾化变坏、火舌发生位移，燃烧燃料雾化变坏、火舌发生位移，燃烧状况恶化并加速火焰筒壁生成积炭。状况恶化并加速火焰筒壁生成积炭。积炭脱落下后：积炭脱落下后：进入燃气涡轮，造成堵塞、打坏叶片的事进入燃气涡轮，造成堵塞、打坏叶片的事故。故。(2)表征积炭倾向的指标生表征积炭倾向的指标生影响积炭生成的主要因素是影响积

13、炭生成的主要因素是燃料的化学组成燃料的化学组成。烟点烟点(smoke point)定义：指在规定条件下，油品在标准灯中燃烧，所能达到的定义：指在规定条件下，油品在标准灯中燃烧，所能达到的无烟火焰最大高度，以无烟火焰最大高度，以mm表示。表示。烟点烟点 ，生炭倾向，生炭倾向 ；含芳香烃；含芳香烃 ，烟点，烟点 。二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性能辉光值辉光值(luminometer number)定义：人为规定异辛烷的辉光值为定义：人为规定异辛烷的辉光值为100，四氢萘的辉光值为，四氢萘的辉光值为0，而，而测定出来的相对值。计算式：测定出来的相对值。计算式：辉光值辉光值=（T3-T1）

14、/(T2-T1)X100式中式中 T1，T2，T3分别表示燃烧四氢萘、异辛烷、分别表示燃烧四氢萘、异辛烷、试样时火焰的温升试样时火焰的温升。辉光值辉光值 ，表示燃烧性能越好，燃烧越完全，生成积炭的倾向，表示燃烧性能越好，燃烧越完全，生成积炭的倾向 。辉光值的大小决定于燃料的化学组成，大致按下列顺序递减：辉光值的大小决定于燃料的化学组成，大致按下列顺序递减：正构烷烃异构烷烃环烷烃烯烃芳香烃。正构烷烃异构烷烃环烷烃烯烃芳香烃。二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性能3、热值和密度、热值和密度 热值分为热值分为质量热值质量热值和和体积热值体积热值，表示能量特性。，表示能量特性。质量热值：质量热值

15、：指指1kg燃料完全燃烧时所放出的热量，以燃料完全燃烧时所放出的热量，以kJ/kg表示。表示。质量热值质量热值 ，发动机的推动力，发动机的推动力 ，耗油率，耗油率 。由于氢的质量热值比碳大得多，故氢碳比越高质量热值越大。由于氢的质量热值比碳大得多，故氢碳比越高质量热值越大。体积热值：体积热值：指指1 燃料完全燃烧时所放出的热量，以燃料完全燃烧时所放出的热量，以kJ/表表示。示。因油箱体积有限，要求燃料有尽可能高的体积热值。因油箱体积有限，要求燃料有尽可能高的体积热值。体积热值随密度体积热值随密度 而而 。二、喷气燃料的燃烧性能二、喷气燃料的燃烧性能烃类烃类相对密度相对密度(d420)质量热值，

16、质量热值，kJ/kg体积热值，体积热值，kJ/dm3正癸烷正癸烷0.72994425432300丁基环丁基环已烷已烷0.79924343834716丁基苯丁基苯0.86464150435884热值与燃料组成热值与燃料组成 质量热值：烷烃环烷烃芳香烃质量热值：烷烃环烷烃芳香烃 体积热值：芳香烃环烷烃烷烃体积热值：芳香烃环烷烃烷烃质量热值与体积热值的关系质量热值与体积热值的关系 质量热值与密度及体积热值之间是相互矛盾的。为兼顾两质量热值与密度及体积热值之间是相互矛盾的。为兼顾两者，喷气燃料较理想的组分是者，喷气燃料较理想的组分是环烷烃环烷烃。三、喷气燃料的安定性三、喷气燃料的安定性喷气燃料的安定性

17、包括喷气燃料的安定性包括储存安定性储存安定性和和热安定性热安定性1、储存安定性、储存安定性(stability in storage)喷气燃料在长期贮存过程中会有不同程度的变色，是由于燃料喷气燃料在长期贮存过程中会有不同程度的变色，是由于燃料氧化生成胶质的结果。氧化生成胶质的结果。(1)不安定组分不安定组分烯烃、带不饱和侧链的芳烃以及含烯烃、带不饱和侧链的芳烃以及含S、N、O的非烃。的非烃。(2)影响因素影响因素最重要因素是最重要因素是温度温度。温度升高，氧化加快。此外还有：水分、。温度升高，氧化加快。此外还有：水分、与空气接触、与金属接触等。与空气接触、与金属接触等。(3)评定指标评定指标与

18、汽油和柴油相同，也是实际胶质和酸度等。与汽油和柴油相同，也是实际胶质和酸度等。三、喷气燃料的安定性三、喷气燃料的安定性2、热安定性、热安定性(thermal stability)飞机在飞行的过程中，飞机体表面与空气强烈的摩擦，飞机在飞行的过程中，飞机体表面与空气强烈的摩擦，动能转化为热能，飞机的表面温度动能转化为热能，飞机的表面温度 。油箱中燃料温度也。油箱中燃料温度也随之随之 ，若热安定性差时，会发生分解、氧化、生成胶质，若热安定性差时，会发生分解、氧化、生成胶质及沉渣。及沉渣。危害：堵塞滤清器、喷油嘴、雾化不良、燃烧不完全。危害：堵塞滤清器、喷油嘴、雾化不良、燃烧不完全。影响因素主要是燃料

19、的化学组成：饱和烃生成沉淀物少，影响因素主要是燃料的化学组成：饱和烃生成沉淀物少，芳香烃成十倍多；燃料中的胶质和含硫化合物也会降低其芳香烃成十倍多；燃料中的胶质和含硫化合物也会降低其热安定性。热安定性。四、喷气燃料的低温性能四、喷气燃料的低温性能 指在低温下，燃料在发动机燃料系统中能顺利地泵送和通指在低温下，燃料在发动机燃料系统中能顺利地泵送和通过滤网，保证发动机正常供油的性能。过滤网，保证发动机正常供油的性能。1、评定喷气燃料低温流动性的指标、评定喷气燃料低温流动性的指标 喷气燃料的低温性能用喷气燃料的低温性能用结晶点或冰点结晶点或冰点表示。表示。2、影响喷气燃料低温流动性的因素、影响喷气燃

20、料低温流动性的因素(1)燃料的化学组成燃料的化学组成 喷气燃料的结晶点与其烃类组成和馏分组成有关。喷气燃料的结晶点与其烃类组成和馏分组成有关。碳原子数量相同：碳原子数量相同：正构烷烃和芳香烃的结晶点环烷正构烷烃和芳香烃的结晶点环烷烃和烯烃的结晶点。烃和烯烃的结晶点。同一族烃：同一族烃：结晶点随分子量的结晶点随分子量的 、沸点的、沸点的 而而 。(2)燃料中的水分燃料中的水分随着温度随着温度 ，燃料对水的溶解度下降，变成冰晶，燃料对水的溶解度下降，变成冰晶，堵塞过堵塞过滤器，导致供油不畅。滤器，导致供油不畅。芳香烃对水的溶解度最高，限制芳香烃含量。芳香烃对水的溶解度最高，限制芳香烃含量。五、喷气

21、燃料的腐蚀性五、喷气燃料的腐蚀性燃料中有腐蚀作用的主要是燃料中有腐蚀作用的主要是含氧化合物含氧化合物、含硫化合物含硫化合物和和水分水分。六、喷气燃料的清洁度六、喷气燃料的清洁度燃料中的各种污染物燃料中的各种污染物(1)水分水分恶化燃料的低温流动性、润滑性、腐蚀性；恶化燃料的低温流动性、润滑性、腐蚀性；生成絮状物、滋长微生物。生成絮状物、滋长微生物。(2)表面活性剂表面活性剂增强油水乳化，使游离水难以分离；增强油水乳化，使游离水难以分离；降低过滤网上油膜的表面张力，使固体微粒和水分聚降低过滤网上油膜的表面张力，使固体微粒和水分聚集在过滤器上；集在过滤器上；(3)固体物质固体物质在储运、使用过程中

22、，可能混入固体杂质，如尘土、砂在储运、使用过程中，可能混入固体杂质，如尘土、砂砾、纤维；腐蚀产物如氧化铁。砾、纤维；腐蚀产物如氧化铁。危害：损坏精密部件、堵塞油路。危害：损坏精密部件、堵塞油路。(4)细菌细菌加速金属腐蚀，大量繁殖堵塞过滤器。加速金属腐蚀，大量繁殖堵塞过滤器。七、喷气燃料的起电性七、喷气燃料的起电性1、产生静电的原因、产生静电的原因泵送燃料时，燃料与管壁、阀门、过滤器高速摩擦，油面泵送燃料时，燃料与管壁、阀门、过滤器高速摩擦，油面积累大量静电荷。积累大量静电荷。2、危害、危害产生电火花遇可燃混合气，引起爆炸失火。产生电火花遇可燃混合气，引起爆炸失火。3、影响静电荷积累的因素、影

23、响静电荷积累的因素电导率。电导率。电导率小，相同条件下，静电荷消失慢积累快；反之，电电导率小，相同条件下，静电荷消失慢积累快；反之，电导率大，静电荷消失快不易积累。导率大，静电荷消失快不易积累。4、预防措施、预防措施防止静电着火的最有效方法是防止静电着火的最有效方法是加入加入抗静电添加剂抗静电添加剂。八、喷气燃料的润滑性八、喷气燃料的润滑性1、润滑性对供油系统的影响、润滑性对供油系统的影响 在喷气发动机中，高压燃料油泵及喷油嘴的润滑是依靠在喷气发动机中，高压燃料油泵及喷油嘴的润滑是依靠燃燃料自身的润滑性能料自身的润滑性能来进行的。来进行的。若润滑性能不好，油泵的磨损增大，不仅降低油泵的使用寿若

24、润滑性能不好，油泵的磨损增大，不仅降低油泵的使用寿命而且影响油泵的正常工作，引起发动机运转失常。命而且影响油泵的正常工作，引起发动机运转失常。2、喷气燃料化学组成对润滑性的影响、喷气燃料化学组成对润滑性的影响 喷气燃料的润滑性能是由其化学组成决定的。烃类润滑性能喷气燃料的润滑性能是由其化学组成决定的。烃类润滑性能依下列次序降低：依下列次序降低：非烃化合物多环芳烃单环芳烃环烷烃烷烃。非烃化合物多环芳烃单环芳烃环烷烃烷烃。这是由于非烃化合物具有较强的极性，易被金属吸附在表面，这是由于非烃化合物具有较强的极性，易被金属吸附在表面，形成牢固的油膜，有效地降低金属间的摩擦。形成牢固的油膜，有效地降低金属

25、间的摩擦。九、喷气燃料牌号九、喷气燃料牌号1、我国喷气燃料的分类、我国喷气燃料的分类(1)按生产方法分类：按生产方法分类：直馏喷气燃料和二次加工喷气燃料。直馏喷气燃料和二次加工喷气燃料。(2)按馏分的特性分类：按馏分的特性分类：宽馏分型、煤油型、重煤油型。宽馏分型、煤油型、重煤油型。我国喷气燃料品种牌号和用途列于下表。我国喷气燃料品种牌号和用途列于下表。九、喷气燃料牌号九、喷气燃料牌号牌 号代 号类 型主要用途1号喷气燃料RP-1煤油型民航机、军用机通用2号喷气燃料RP-2煤油型民航机、军用机通用3号喷气燃料RP-3煤油型民航机、军用机通用4号喷气燃料RP-4宽馏分型备用燃料，平时不生产5号喷气燃料RP-5重煤油型舰载飞机用6号喷气燃料RP-6重煤油型军用喷气燃料 我国各牌号喷气燃料及主要用途我国各牌号喷气燃料及主要用途