ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химические изменения топлив в топливной системе двигателей из "Состав и химическая стабильность моторных топлив" С момента поступления в топливную систему двигателя и до сгорания топливо может претерпевать дополнительные химические изменения, так как подвергается действию новых, более жестких факторов — интенсивному перемешиванию с воздухом, контакту (в тонком слое) с нагретым металлом, повышенной температуры. Это главным образом те же изменения, что и при умеренных температурах в условиях хранения, но они в несколько раз ускорены и усложнены. [c.103] Авиационные и автомобильные бензины. Авиационные бензины являются продуктами в основном стабильными в двигателе. Дополнительного распада тетраэтилсвинца за время испарения топлива и прохождения его по системе питания не наблюдается, а углеводороды топлив не подвергаются окислению при сравнительно невысоких температурах. Однако в некоторых современных авиационных карбюраторных двигателях температура топлива может достигать 80° С, особенно, если они работают с подогревом воздуха. В таких условиях некоторые авиационные бензины, стабильные в условиях обычных температур, образуют смолистые отложения во всасывающем патрубке, что служит причиной накопления нагара на клапанах и серьезных неполадок в двигателе. Следовательно, осуществляемой химической стабилизации таких бензинов недостаточно для предохранения их от значительных изменений в топливной системе некоторых двигателей. Однако проблема стабильности этих бензинов в топливной системе имеет частное значение. [c.103] Автомобильные бензины, как продукты химически менее устойчивые, подвергаются изменениям в двигателе. Вопрос об отложении смол во всасывающей системе двигателя возник, еще когда начали применять крекинг-бензины (с 1915 г.), и интенсивно исследовался в 1928—1930 гг. [59]. Было показано, что главную роль в загрязнении двигателя играют смолы, присутствующие в бензине и определяемые нри его Испарении (фактические смолы) образование смол в самом двигателе если и происходит, то в незначительной степени. Такие заключения основаны на сопоставлении поведения топлива в двигателе при специальных испытаниях и количества смол в этом топливе — фактических и потенциальных. Однако прямой зависимости количества отложений в двигателе от содержания фактических смол не установлено. Отмечалось только довольно грубое соответствие этих показателей, и то со значительными исключениями. [c.103] Компонент каталитического крекинга. . [c.104] Следовательно, чем больше в бензине легкоокисляющихся компонентов (при практически равном содержании фактических смол), тем больше отложений образуется во всасывающей системе двигателя. [c.104] Затем происходит дальнейшая трансформация отлагающихся и накапливающихся нерастворимых в топливе смол в смолисто-лаковые пленки различной твердости. По составу отложения во всасывающей системе двигателя близки к смолам, выделяющимся при хранении бензина в виде второго слоя, о чем можно судить, например, по данным [58] содержание углерода в отложениях 75,7 %, в смолах 72,2%,. водорода соответственно 8,7 и 7,6%, серы — 0,2 и 1,5%, кислорода — 15,4 и 15,5%. [c.105] Отложению смолистых веществ (вследствие их адсорбции, прилипания и, по-видимому, хемосорбции) на деталях двигателя способствует высокое соотношение поверхности металла, особенно цветного,, и количества испаряющегося бензина. Неоднократно наблюдалось, что смолы отлагаются на латунных деталях (заборных трубках, сетках фильтров) даже при хранении бензинов в условиях обычных температур. В частности, был случай [110], когда машина не смогла двинуться с места вследствие полного засмоления двигателя, так как бензин в течение полугода хранился в медном топливном баке. [c.105] Коррозионная агрессивность бензина в топливной системе двигателя может возрастать вследствие повышенных температур. Например, полисульфиды, в обычных условиях хранения неагрессивные, нагреваясь в бензопроводах, разлагаются с образованием элементарной серы, энергично взаимодействующей с металлами [58, 111]. Сульфиды металлов, накапливаясь в топливной системе, могут вызывать засорение жиклеров, сеток фильтров и нарушать подачу топлива. С повышением температуры процессы коррозии ускоряются и любым другим корродирующим агентом (кислотами, меркаптанами). [c.105] Отложения в двигателе образуются не только в результате окислительной полимеризации смол или выделения продуктов коррозии. В испытаниях на чистоту топливной системы [112] установлено, что при старении некоторых бензинов, обессеренных антиокислителем , увеличивается их переписное число и количество отложений во всасывающей трубе испытательного стенда. То же подтверждено и другим методом [ИЗ]. [c.105] Следовательно, в зависимости от химического состава и условий. автомобильные бензины могут претерпевать в топливной системе двигателя дополнительные химические изменения, иногда приводящие к серьезным эксплуатационным затруднениям. [c.106] Реактивные топлива имеют более короткую историю применения, чем бензины, сорта их непрерывно обновляются, выявляются свой-. ства, необходимые для нормальной работы двигателя. При разработке и испытаниях топлив, содержащих значительные количества непредельных углеводородов, наблюдается образование смолистых отложений на деталях плунжерного насоса двигателя. Это заставляет исследовать склонность реактивных топлив к образованию отложений в зависимости от химического состава топлив. Показано (см. стр. 85), что топлива при окислении (особенно в присутствии металлов) образуют растворимые и нерастворимые в них смолистые вещества и небольшое количество твердых осадков. Именно эти нерастворимые вещества, как полагают, являются одной из главных причин неполадок в двигателе (уже при содержании 1 мг их на 3 л топлива [33]). [c.106] Для обычных товарных реактивных топлив нельзя установить непосредственной зависимости склонности их к образованию отложений в двигателе от содержания фактических смол, поскольку допустимое содержание этих смол в топливах невелико, а влияние их можно выявить только при более высоких концентрациях (см. рис. 13). [c.107] Однако образование отложений находится в прямой зависимости от содержания смолистых веществ в топливе, например адсорбционных смол (табл. 32, рис. 25). [c.107] Топлива, содержащие, например, непредельные углеводороды и более подверженные каталитическому влиянию металлов, при окис-лении легче и в большей степени образуют смолистые отложения, так как присутствующие в них смолистые вещества пополняются вновь образующимися смолами (см. табл. 32). Поэтому смблоот-ложение в топливной системе при умеренных температурах характерно главным образом для топлив, богатых легкоокисляющимися углеводородами, вследствие чего такие топлива считают ненадежными . [c.107] Отложения и осадки могут образовываться и при использовании свежих топлив, когда в них присутствуют реакционноспособные меркаптаны или — в исключительных случаях — элементарная сера и сероводород. Эти осадки имеют чисто коррозионное происхождение и состоят главным образом из продуктов взаимодействия коррозионного агента с металлом деталей топливной системы. Так, в осадке, отложившемся в двигателе из топлива, содержащего элементарную серу, 16% серы, зольность его 88%, количество меди в золе 47,5%. [c.108] Меркаптиды или сульфиды (меди, кадмия), являющиеся основной частью осаждающихся веществ, увлекают из топлива и смолистые вещества, которые увеличивают органическую часть осадка. Несмотря на то что содержание корродирующих агентов в реактивных топливах строго ограничено, такие осадки, особенно меркаптид-яые, все же образуются. Это объясняется отступлениями в технологии получения топлив или (меркаптидные осадки) высокой реакционной способностью меркаптанов и наличием активного металла (например, кадмия). [c.108] Отложение осадков любого происхождения увеличивается при повышении температуры в двигателе интенсифицируются процессы коррозии и окисления, и вступают в силу явления, протекающие при умеренных температурах почти незаметно. Здесь имеет значение термическая стабильность реактивных топлив. [c.108] Термической стабильностью называют устойчивость топлив к образованию нерастворимых в них осадков при высоких температурах, возможных в современных теплонапряженных двигателях или в условиях полета со сверхзвуковой скоростью. С нашей точки зрения, в это понятие должны быть включены все изменения эксплуатационных свойств топлив (окисляемости, коррозионных свойств, действия образующихся продуктов на двигатель) при высоких температурах. [c.108] С повышением температуры в рассматриваемом интервале интенсифицируются все проявления коррозии как агрессивными сернистыми соединениями, так и кислородсодержащими продуктами. Вследствие главным образом этого процесса ухудшаются так называемые противоизносные свойства топлив. Они исследованы только в интервале 20—130° С [115—117] (рис. 27) характер их изменения при более высоких температурах не установлен. [c.109] Разными методами могут быть установлены несколько различающиеся температурные пределы образования осадков и сам характер этого процесса даже для топлива одного и того же типа. В целом установлено, что температурная зона 150—180° С для всех обычных реактивных топлив является наиболее опасной с точки зрения скорости выделения осадка и что эта скорость изменяется с температурой по кривой, имеющей максимум. [c.110] Вернуться к основной статье