Определение непредельных углеводородов в машинном масле с помощью раствора перманганата калия.

1. В пробирку налить 2 мл машинного масла и добавить серной кислоты для создания кислой среды

2. В пробирку прилить малиновый раствор перманганата калия (KMnO₄) и тщательно перемешать содержимое пробирки.

3. Отметить постепенное обесцвечивание раствора перманганата калия. Объяснить, почему это происходит.

Сделать выводы по результатам опыта.

Контрольные вопросы

1. Каков элементный состав нефтей? Какие классы органических соединений входят в состав нефтей?

2. Дать полную характеристику алканов: химические связи, изомерия, способы получения, физические и химические свойства, применение.

3. Дать полную характеристику нафтенов: химические связи, изомерия, способы получения, физические и химические свойства, применение.

4. Дать полную характеристику алкенов: химические связи, изомерия, способы получения, физические и химические свойства, применение.

5. Дать полную характеристику аренов на примере бензола: химические связи, изомерия, способы получения, физические и химические свойства, применение.

6. Дать полную характеристику фенола: химические связи, изомерия, способы получения, физические и химические свойства, применение.

7. Дать характеристику меркаптанов: химические связи, способы получения, физические и химические свойства, применение.

8. Как можно определить содержание ароматических углеводородов в топливах? Как влияют ароматические углеводороды на эксплуатационные свойства самолетных и ракетных топлив?

9. Как определить содержание непредельных углеводородов в топливах? Как влияют непредельные углеводороды на качество авиационных и моторных топлив?

РАЗДЕЛ V. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ

ГЛАВА 17. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТОПЛИВ

Рассмотрим эксплуатационные свойства топлив на примере реактивных топлив, используемых в реактивных и турбореактивных самолётах. Здесь особенно выпукло ставится проблема безопасности, так как речь идет о передвижении транспортного средства в воздухе, что имеет свои особенности по сравнению с наземным транспортом.

Прокачиваемость

Важная роль прокачиваемости определяется большим объёмом топлива, его расходом во время полёта, необходимостью многократного перекачивания по топливной системе в ходе полёта.

Нарушение подачи топлива возможно по следующим причинам:

1) повышение его вязкости в процессе охлаждения выше расчётной;

2) выделение в топливе твёрдой фазы (кристаллов воды или углеводородов);

3) загрязнение фильтров механическими примесями, находящимися в топливе и попадающими из атмосферного воздуха;

4) выделение из топлива паров и растворённых газов.

Для удаления воды и механических примесей на аэродромах топливо отстаивается, неоднократно фильтруется через фильтры и фильтры-сепараторы при сливе из транспортных средств, при выдаче в топливозаправщик и при заправке самолётов через фильтры топливозаправщиков. В системе питания самолёта топливо также фильтруется. Необходимость такого многоступенчатого фильтрования объясняется тем, что появление микрозагрязнений в топливе возможно как в результате загрязнения извне (атмосферная пыль), так и вследствие коррозии металлов и непрерывного окисления углеводородов в процессе хранения топлива.

В формировании загрязнений наряду со структурной влагой участвуют микрокапли эмульсионной воды. В связи с высокой поверхностной активностью воды на поверхности капель собирается микродисперсная фаза, состоящая из частиц минерального происхождения. На этой первичной частице адсорбируются смолы и другие ПАВ (поверхностно-активные вещества), присутствующие в топливе, и частицы загрязнений укрупняются.

Смолистые вещества, растворенные в топливах, сами практически не отлагаются на фильтрах. В присутствии же свободной влаги они объединяются с её капельками и могут задерживаться фильтрами.

Анализ проб топлива, отбираемых из баков пассажирских самолётов перед их заправкой, показывает, что в 97 случаях из 100 в топливе присутствует вода, в 75 случаях содержание нерастворенной воды превышает 0,003 %. Присутствие нерастворённой воды – наиболее опасная причина нарушения подачи реактивных топлив в полёте.

При охлаждении топлива капли эмульсии и отстой могут замерзнуть, закупорить жиклёры автоматических устройств регулировочных агрегатов и вызвать другие неполадки.

Фактическое содержание воды в топливе, находящегося в резервуарах, мало зависит от сезона и составляет от 0,001 до 0,01 %. Для удаления воды, находящейся в отстое, из баков самолётов ИЛ-62, ТУ-154, ТУ-134, ЯК-40 после полётов сливают от 1 л до 20 л топлива.

Эффективным средством борьбы с кристаллизацией эмульсионной воды и замерзанием отстоя является добавление в топливо от 0,1 до 0,3 % противообледенительных присадок: моноэтилового эфира этиленгликоля или тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФ). Присадки способны растворять воду, а также снег и иней, осыпающиеся в топливо со стенок резервуаров и топливных баков.

Растворимость воды в топливе в присутствии присадок повышается за счёт образования водородный связи между молекулами H₂O и присадки. Считается, что каждая молекула присадки способна удерживать в растворе ассоциат, состоящий, как минимум, из 4 молекул воды.

Текучесть

Это свойство реактивных топлив определяется групповым углеводородным составом, молекулярной массой и характеризуется вязкостью, температурой застывания, а также таким показателем, как количество топлива, которое способно перетечь через клапан под действием силы тяжести из одной камеры в другую после охлаждения топлива ниже температуры начала кристаллизации.

Влияние вязкости на подачу топлива в значительной степени зависит от конструкции топливной системы и режима работы её агрегатов. В общем случае с возрастанием вязкости топлива увеличиваются потери давления ΔP насоса из-за гидравлических сопротивлений, снижается коэффициент полезного действия насоса и подача топлива.

Испаряемость

Испаряемость реактивных топлив определяется пределами выкипания фракции, отбираемой при прямой перегонке нефти. Значения этих пределов результат компромиссных решений, так как их расширение увеличит ресурсы топлива (каждые 10^о обеспечивают увеличение выхода топлива на ≈ 8 %), облегчает запуск двигателя, но одновременно повышает пожароопасность и может ухудшить прокачиваемость топлив.

Испаряемость топлив может стать причиной нарушения работы насосов вследствие выделения паровой фазы и растворённых в топливе газов. Последнее наблюдается при быстром наборе высоты и при полёте на большой высоте.

Одной из мер предотвращения пожаров и повышения безопасности полёта является замена прокачивающих насосов, расположенных в топливных баках, на всасывающие насосы, размещенные непосредственно на двигателях. В таком случае нарушение герметичности трубопроводов не вызывает вытекания топлива из топливной системы и топливо вместе с воздухом будет поступать в двигатель.

Воспламеняемость

Воспламеняемостьопределяет необходимые меры и средства пожарной защиты при хранении, транспортировании и применении топлив. Пожаро - и взрывоопасность топлив характеризуется температурой, при которой возможно образование топливовоздушной смеси, способностью к воспламенению,

Показатели воспламеняемости реактивных топлив различных марок

минимальной энергией зажигания таких смесей от постороннего источника воспламенения, температурой воспламенения смесей, а также вероятностью воспламенения от разрядов статического электричества, накапливающихся в топливе при его перекачивании и фильтровании. Средние показатели воспламеняемости реактивных топлив приведены в таблице.

Новым способом повышения пожаробезопасности реактивного топлива является введение полимерной высокомолекулярной присадки, которая в обычных условиях находится в виде суспензии и мало ухудшает текучесть топлива. Подобные присадки изучаются в основном в США.

Энергоемкость

Под удельной энергоёмкостью понимают объёмную удельную теплоту сгорания, равную произведению массовой удельной теплоты сгорания на плотность.

.

Для характеристики реактивных топлив обычно применяют низшую удельную теплоту сгорания. Экспериментально определяемая удельная теплота сгорания (массовая) сильно зависит от химического состава топлива. Она возрастает с увеличением относительного содержания атомов водорода в молекуле углеводорода. Из углеводородов, выкипающих в одинаковых температурных пределах, максимальную теплоту сгорания имеют алканы, затем идут нафтены и ароматические углеводороды: .

С повышением температуры выкипания топлива удельная теплота сгорания снижается.

Плотность топлива в сравнении с удельной теплотой сгорания изменяется в обратном порядке: наиболее высокая она у ароматических углеводородов и с повышением температуры выкипание топлива увеличивается.

ρ _аром > ρ _нафт > ρ _алк .

Увеличение содержания нафтенов и ароматических углеводородов, а также повышение температуры выкипания топлива приводит к увеличению его энергоёмкости.

Современные товарные реактивные топлива имеют энергоёмкость в пределах от 32,8 до 36,3 МДж/л и располагаются в порядке возрастания этого показателя следующим образом:

Т-2 > ТС-1 > РТ > Т-1 > Т-6 .

Эксплуатационное значение энергоёмкости следует рассматривать с двух точек зрения. При полной заправке топливных баков дальность полёта летательного аппарата прямо пропорциональна энергоёмкости, и наиболее выгодно топливо с максимальным значением этого показателя. Однако нередки случаи, когда нет необходимости летать на максимальную дальность. В непродолжительном полёте имеющийся объём топливных баков полностью не используется, и более выгодно взять топливо с меньшей энергоёмкостью, т.е. с большей массовой теплотой сгорания и меньшей плотностью.