2.1.3. Плотность

Плотностью называется масса вещества т, заключенная в еди­нице его объема

ρ= m/V.

Единица плотности кг/м³, г/см³.

Известно, что плотность веществ изменяется с изменением тем­пературы. Поэтому для получения сравнимых результатов плот­ность определяют при одной и той же температуре или результа­ты определений, полученные при разных температурах, приводят к стандартным условиям. Нормы на плотность нефтепродуктов установлены при 20 °С. Плотность, измеренную при температуре t, можно привести к стандартным условиям по формуле

ρ ₂₀ = ρ ^t + γ (t - 20),

где γ — температурная поправка плотности нефтепродукта на 1°С (γ= 0,0005—0,0009); t—температура испытания.

Точное значение плотности необходимо знать при определении массового количества нефтепродукта по его объему или для об­ратного пересчета при поступлении нефтепродукта на склад пред­приятия или на заправку ВС. От плотности зависит объемная теп­лота сгорания топлива, т. е. его энергетические характеристики.

Плотность топлив определяют тремя методами: ареометром, гидростатическими весами и пикнометром. Ареометрический метод самый простой и поэтому находит широкое применение.

2.1.4. Испаряемость топлив

Испаряемостью жидкости называется способность ее перехо­дить в газообразное состояние. Она является одной из важнейших эксплуатационных характеристик, так как влияет на процессы смесеобразования и горения, потери топлива при высотных поле­тах, образование паровых пробок в топливной системе.

Испаряемость оценивается двумя показателями: фракционным составом и давлением насыщенных паров.

Испарение топлива, представляющего собой смесь большого числа индивидуальных углеводородов с различными температура­ми кипения, происходит в разных температурных интервалах. При нагревании испаряются прежде всего те углеводороды, которые имеют наиболее низкую температуру кипения.

Характеризовать испаряемость жидкости сложного состава можно фракционным составом, т. е. предельными тем­пературами выкипания определенных объемных долей (фракций).

С фракционным составом связаны важнейшие эксплуатацион­ные свойства топлив, поэтому фракционный состав строго норми­руется стандартами. Нормируемыми показателями фракционного состава авиационных топлив являются: температура начала кипе­ния, температура выкипания 10 %, 50 %, 90 % и температура кон­ца кипения (или выкипание 97,5 ... 98 % топлива). Эти показатели указываются в паспортах на топливо.

Фракционный состав топлив и отдельные параметры, характе­ризующие работу двигателя и топливной системы, находятся в определенной зависимости.

Температура начала кипения указывает на присутствие в топ­ливе легких фракций и характеризует «высотность» топлива. Использование топлив с низкой температурой начала кипения приводит к тому, что в топливной системе образовывается большое ко­личество паровых пузырьков. Наиболее интенсивное выделение паровоздушных пузырьков и образование паровоздушных пробок будет происходить при повышении температуры топлива и пони­жении давления при работе двигателя на большой высоте.

Во избежание образования паровых пробок в системе питания двигателя температура начала кипения для авиабензинов, напри­мер, ограничивается стандартом не ниже 40 °С.

Температура выкипания 10 % топлива характеризует его пус­ковые свойства. Чем она ниже, тем легче запустить двигатель при низких температурах наружного воздуха.

Температура выкипания 50 % топлива характеризует среднюю испаряемость, оказывающую влияние на приемистость, прогрев и устойчивость работы двигателя. Чем ниже эта температура, тем выше испаряемость топлива и устойчивее работа двигателя.

Температура выкипания 90 % топлива указывает на присутст­вие в топливе тяжелых, трудно испаряющихся фракций. Чем она ниже, тем полнее испарение топлива и равномернее горение.

Аналогично характеризуется температура конца кипения, влияющая на полноту сгорания и на парообразующую способ­ность топлива. Повышение содержания тяжелых фракций может привести к снижению мощности, экономичности и нарушению нор­мального режима работы двигателя.

Фракционный состав в соответствии с ГОСТ 2177—82 опреде­ляют разгонкой 100 мл топлива на специальном приборе.

Кривые фракционного состава некоторых топлив показаны на рис. 1.

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Температура выкипания, °С

Рис. 1. Кривые фракционного состава некоторых топлив

Если испарение жидкости происходит в замкнутое пространст­во, то через некоторое время количество молекул, испаряющихся с поверхности жидкости, становится равным количеству молекул, поглощаемых поверхностью из паровой фазы. Давление, которое развивают пары в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре, называется давлением насыщен­ных паров жидкости. С повышением температуры давле­ние насыщенных паров возрастает.

Для топлив давление насыщенных паров определяют при ус­ловной температуре 38 °С по показанию манометра, присоединен­ного к специальному прибору, который состоит из двухкамерного стального сосуда, обеспечивающего соотношение паровой и жидкой фаз 4:1.

Чем выше давление насыщенных паров, тем выше испаряе­мость. Для авиабензинов давление насыщенных паров нормиру­ется стандартом.