噴氣燃料
噴氣燃料
噴氣燃料jet fuel即噴氣發動機燃料,又稱航空渦輪燃料,是一種輕質石油產品。
主要由原油蒸餾的煤油餾分經精製加工,有時還加入添加劑製得,也可由原油蒸餾的重質餾分油經加氫裂化生產。分寬餾分型(沸點 60~280℃)和煤油型(沸點150~315℃)兩大類,廣泛用於各種噴氣式飛機。煤油型噴氣燃料也稱航空煤油。噴氣燃料產量,在第二次世界大戰后,隨噴氣式飛機的發展而急劇增長,目前已遠超過航空汽油。中國於1961~1962年用國產原油試製成功航空煤油並投入生產。
噴氣燃料中常加入各種添加劑改進其性能,如抗氧劑、金屬鈍化劑、防冰劑、靜電消散劑和抗磨-潤滑劑等(見石油產品添加劑)。
噴氣燃料的質量有嚴格規定,在石油輕質燃料的規格標準中其指標項目最多。主要的質量指標為:
體積發熱量
為噴氣燃料的能量特性,是指單位體積燃料完全燃燒時釋放的凈熱量,為燃料的質量發熱量與其密度的乘積。嚴格說,它對用於導彈(衝壓導彈和巡航導彈)的石油燃料才有決定意義。體積發熱量對飛行器的航程有重要意義,其值大表示航程也可以遠。提高燃料密度是增大其體積發熱量最有效的途徑,例如:密度為845kg/m3(體積發熱量約36×103MJ/m3)的燃料與密度為780kg/m3(體積發熱量約為33×103MJ/m3)的燃料相比,在同樣載油體積條件下,可使飛行器多載約9%的能量。
它是燃料低溫性能的重要指標之一,指燃料在冷卻時形成烴類結晶而在溫度升高時又消失的溫度,在大多數國家的噴氣燃料規格中採用。噴氣燃料要求冰點低,對高空長時間飛行用的燃料應低於-50℃(短時間飛行的可不高於-40℃)。還有與冰點的作用相同、但定義不同的指標結晶點,它指燃料冷卻時最初出現烴類結晶時的溫度,比冰點的測定值低1~3℃,為中國、蘇聯及東歐各國採用。中國近年來開始採用冰點取代結晶點。
密度
現今噴氣飛機用的燃料的密度最高為 845kg/m3;導彈用的合成烴類燃料的密度可高達920~1060 kg/m3。當然,後者不是一般的石油蒸餾過程所能達到的,而是一些特殊結構的合成燃料。體積發熱量大的燃料習慣上又稱高密度燃料。
芳烴含量不大於20%(質量)。
燃料要潔凈
(不含遊離水和固體雜質及表面活性物質),熱穩定性要好。以相應的固體粒子含量、水反應和水分離指數、動態熱安定性等指標加以檢測。
噴氣燃料的安定性包括 儲存安定性和 熱安定性。
噴氣燃料在儲存過程中容易變化的質量指標有膠質、酸度及顏色等。膠質和酸度增加的原因是由於其中含有少量不安定的成分,如烯烴、帶不飽和側鏈的芳香烴以及非烴等。噴氣燃料質量標準中對實際膠質、碘值以及硫、硫醇含量都作了嚴格的規定。
儲存條件對噴氣燃料的質量變化有很大影響,其中最重要的是溫度。當溫度升高時,燃料氧化的速度加快,使膠質增多及酸度增大,同時也使燃料的顏色變深。此外,與空氣的接觸、與金屬表面的接觸以及水分的存在,都能促進噴氣燃料氧化變質。
當飛行速度超過音速以後,由於與空氣摩擦生熱,使飛機表面溫度上升,油箱內燃料的溫度也上升,可達100℃以上。在這樣高的溫度下,燃料中的不安定組分更容易氧化而生成膠質和沉澱物。這些膠質沉積在熱交換器表面上,導致冷卻效率降低;沉積在過濾器和噴嘴上,則會使過濾器和噴嘴堵塞,並使噴射的燃料分配不均,引起燃燒不完全等。因此,對長時間作超音速氣行的噴氣燃料,要求具有良好的熱安定性。
噴氣燃料的熱安定性主要取決於其化學組成。研究表明,噴氣燃料中的飽和烴生成的沉澱物很少,而加人芳香烴后沉澱物就成十倍地增多;而燃料中的膠質和含硫化合物也會使其熱安定性顯著變差,使產生的沉澱物量大大增加。