Aviacinės eksplotacinės medžiagos - 3 paskaitų santrauka PDF

Aviacinės eksplotacinės medžiagos - aviacinių degalų, alyvų, tepalų ir specialiųjų skysčių sudėtis, fizikinės-cheminės ir eksploatacinės savybės, kurios bendrai vadinamos vienu terminu „AVIACINĖS EKSPLOATACINĖS MEDŽIAGOS". Orlaivių variklių ir sistemų patikimumas ir efektyvumas priklauso nuo degalų...

Aviacinės eksplotacinės medžiagos - aviacinių degalų, alyvų, tepalų ir specialiųjų skysčių sudėtis, fizikinės-cheminės ir eksploatacinės savybės, kurios bendrai vadinamos vienu terminu „AVIACINĖS EKSPLOATACINĖS MEDŽIAGOS". Orlaivių variklių ir sistemų patikimumas ir efektyvumas priklauso nuo degalų ir tepalų kokybės. **Aviaciniai degalai** tai šiluminės energijos šaltinis, sudėtinė degaus mišinio dalis , kuris yra būtinas orlaivio variklio traukai sukurti. **Tepalai ir alyvos** mažina variklių, mechanizmų ir kitų orlaivių įrenginių trintį ir susidėvėjimą bei užtikrina ilgalaikį jų veikimą. **Specialūs (techniniai) skysčiai** naudojami orlaivių valdymo ir apsaugos sistemose, kurių veikimas pagrįstas specifinėmis šių skysčių savybėmis. ***Aviacinių degalų paskirtis*** Degalai yra degus medžiagų rinkinys, kuris kartu su oru paduodamas į orlaivio variklio degimo kamerą, kad oksidacijos (degimo) proceso metu būtų gauta šiluminė energija, kuri verčiama į mechaninę t.y, veleno sukimosi (vidaus degimo varikliuose) arba iš tūtos ištekančio deginių srauto (dujų turbininiuose varikliuose) energija. Aviaciniai degalai taip pat naudojami kaip aušinimo skystis orlaivių ir variklių šilumokaičiuose. Dujų turbininiuose ir stūmokliniuose varikliuose pagrindinę degiojo mišinio dalį sudaro oras, o degalų dalis neviršija 6,8 % jo masės. ***Aviacinių degalų klasifikacija*** Degalai, kurie naudojami aviaciniuose dujų turbininiuose varikliuose, vadinami bendru pavadinimu - reaktyviniais degalais. Jie dar skirstomi į: \- aukštos virimo temperatūros aviacinius žibalus, skirtus orlaiviams, skrendantiems didesniu nei 2,5 M greičiu; \- įprastiniai aviaciniai žibalai, skirti orlaiviams, skrendantiems mažesniu nei 2,5 M greičiu. Mažiems orlaiviams su stūmokliniais varikliais naudojamas aukšto oktaninio skaičiaus benzinas. Visi degalai gaunami rafinuojant naftą ir yra skystas įvairių angliavandenilių mišinys su nedideliu kiekiu įvairių junginių priemaišų. Civilinės aviacijos degalams pirmenybė teikiama šioms savybėms: \- saugumui \- patikimumui \- pigumui \- priežiūros paprastumui Kariniams orlaiviams degalų kaina vaidina antraeilį vaidmenį, palyginti su: \- kokybę; \- prieinamumu; \- eksploatacijos paprastumu (net ir nestandartinėmis sąlygomis). **Nafta** Pagrindinė žaliava aviaciniams degalams gaminti yra **nafta**. Tai yra pagrindinis gamtinių angliavandenilių šaltinis mūsų žemėje. Nafta palyginti su kitais gamtoje randamais organiniais junginiais, yra sudėtingiausia daugiakomponentė (joje vienu metu yra skystų, kietų ir dujinių sudėtinių dalių) sistema, sudaryta iš sočiųjų, ciklinių ir aromatinių angliavandenilių mišinio, bei azoto, sieros ir deguonies junginių. Be to, naftoje randama mažiausiai 40 rūšių mikroelementų. Skirtingų naftos telkinių sudėtis yra skirtinga. ***Naftos fizinės savybės*** **Spalva** -- naftos spalva pasitaiko labai įvairi. Gamtoje labiausiai paplitusi tamsiai rudos ir juodos spalvos su žalsvu atspalviu, tokios spalvos būna beveik visų žemynų nafta. Rečiau pasitaiko šviesiai rudos ir geltonos spalvos nafta. **Kvapas** -- tai savito kvapo skystis. **Tankis** yra svarbus naftos fizikinis rodiklis. Jį sąlygoja asfalto ir dervų kiekis, angliavandenilių molekulinis svoris, ištirpusių dujų kiekis ir vanduo. Naftos tankis gali kisti nuo 0,65 iki 1,00 g/cm³. JAV naftos tankis matuojamas API (American Petroleum Institute) laipsniais. Žalios naftos API paprastai yra nuo 15 iki 45 laipsnių. Didesnis API laipsnis rodo lengvesnę (mažesnio tankio) žaliavą. Pagal tankį nafta skirstoma į: \- lengvąją (tankis iki 0,87 g/cm³, 31,1 - 41,1 API laipsnių). Joje vyrauja metano angliavandeniliai, pasižymi mažu dervų ir asfalto kiekiu ir dideliu benzino bei žibalo frakcijų kiekiu. Šios klasės nafta labiausiai tinka aviaciniams degalams gaminti. \- vidutinio tankio (0,87--0,91 g/cm³, 22,3--31,1 API laipsnių), \- sunkiąją (daugiau nei 0,91 g/cm³ 10 - 22,3 API laipsnių). **Sieringumas**. Svarbus naftos kokybės rodiklis yra sieros kiekis -- kuo mažiau sieros, tuo geresnė naftos kokybė. Pagal sieros kiekį skiriama mažai sieringa (mažiau kaip 0,5 %), sieringa (0,5--2,0 %) ir labai sieringa (daugiau kaip 2,0 %) nafta. Aviacinių degalų gamyboje naudojama nafta, turinti kuo mažiasnį sieros kiekį. **Klampumas**. Klampumas arba vidinė trintis -- procesas dujose ar skysčiuose, kada dėl gretimų skirtingais greičiais judančių sluoksnių, atsiranda impulso perdavimas iš greitesnių sluoksnių lėtesniems. Klampumas priklauso nuo medžiagos cheminės struktūros, molekulinės masės. Didelio klampumo naftos sudėtyje yra didelis asfalto ir dervų kiekis, todėl tokios alyvos perdirbimas yra sudėtingesnis. Klampumui apibūdinti dar taikomas kinematinės klampos koeficientas, arba kinematinė klampa (SI vienetas kvadratinis metras sekundei, [*m*^2^]{.math.inline}/[*s*]{.math.inline}). Įvairių naftos rūšių kinematinė klampa labai skiriasi: nuo 2 iki 300 [mm^2^]{.math.inline}/[*s*]{.math.inline} (esant 20 ℃). Vidutiniškai naftos klampumas neviršija 40 -- 60 [mm^2^]{.math.inline}/[*s*]{.math.inline}. **Tirpumas** -- naftos tirpumas vandenyje labai silpnas, tačiau atskiri jos komponentai tirpsta pakankamai gerai. **Etaloninės naftos rušys** Etaloninės naftos rūšys tai naftos rūšys, kurių kainos nustatomos tarptautinėse biržose prekybos metu, ir nustato kitų skirtingų rūšių naftos savikainą. **Brent** nafta -- naftos rūšis, išgaunama Šiaurės jūroje ir naudojama kaip etalonas Europos, Afrikos, Artimųjų Rytų naftos rinkose. Tai lengva, mažo sieringumo nafta (tankis 0,825 - 0,828 g/cm³, sieros kiekis - 0,37%). **WTI** yra antra pagal svarbą Teksaso valstijoje (JAV) išgaunama žaliavinė nafta. WTI yra panaši į Brent, taip pat klasifikuojama kaip lengva, mažai sieros turinti nafta (tankis 0,827 g/cm³, sieros kiekis 0,24%). **Dubajaus** žaliavinė nafta išgaunama Dubajaus Emyrate (JAE). Ji yra šiek tiek sunkesnė nei Brent ir WTI, o sieros kiekis yra žymiai didesnis (apie 2%). **Aviaciniai degalai** charakterizuojami elementine sudėtimi ir faze. **Elementinė sudėtis** Lentelėje nurodyti elementai degaluose sudaro organinius ir neorganinius junginius **Pagal fazę** aviaciniai degalai yra heterogeninė koloidinė sistema, susidedanti iš pagrindinės dispersinės terpės ir dispersinių fazių. ***Pagrindinė skystoji dispersinė degalų terpė*** yra įvairios sudėties ir struktūros angliavandenilių bei kitų organinių medžiagų, pvz. sieros, deguonies ir azoto junginių mišinys. ***Dispersinės fazės*** yra: \- kietoji -- įvairios kietosios mikrodalelės (dulkės, purvas, ledas ir t.t.); \- skystoji -- mikroskopiniai vandens lašai sudarantys emulsiją degaluose; \- dujinė -- įvairių dujų burbuliukai; \- biologinė -- daugiau nei 100 rūšių įvairių mikroorganizmų ir grybų. **Pagrindinė dispersinė terpė** Pagrindinės skystosios dispersinė degalų terpės sudedamos dalys yra: \- parafinai (alkanai); \- cikloparafinai (cikloalkanai); \- aromatiniai angliavandeniliai (arenai). **Naftos distiliacija** -- tai naftos perskyrimo procesas, kuris paremtas naftos sudėtyje esančių angliavandenilių atskyrimu vienų nuo kitų pagal virimo temperatūras į frakcijas. ***Cheminis arba destruktyvusis naftos perdirbimo būdas -Tokie būdai yra terminis krekingas, katalizinis krekingas, riformingas ir hidrokrekingas.*** ***Krekingas -- tai naftos produktų skaldymo procesas, po kurio susidaro angliavandeniliai su mažesniu anglies kiekiu molekulėse*** ***Terminis krekingas -- toks krekingo metodas, kai aukštoje temperatūroje ir dideliame slėgyje suteikiama pakankamai energijos skilti C-C ryšiui.*** ***Katalizinis krekingas skiriasi nuo terminio krekingo tuo, kad šiuo atveju skilimo procesas vyksta dalyvaujant įvairiems katalizatoriams, kurie pagreitina reakcijos eigą, mažina proceso temperatūrą ir slėgį. Katalizinis krekingas -- toks krekingas, kuris vyksta žemesnėje temperatūroje (400-500 °C) ir nelabai dideliame slėgyje (2..3 atm.).*** ***Riformingas tai terminis arba katalitinis naftos produktų perdirbimas. Vykstant riformingui iš angliavandenilių molekulių atskeliamas vandenilis (dehidrinimo reakcija), alkilgrupė (dealkilinimas), jos izomerizuojamos.*** ***Hidrokrekingas -- tai sunkiųjų distiliavimo likučių, kurių virimo temperatūra 350\...600°C, apdorojimas vandeniliu, kurio slėgis 110 atm, o temperatūra 400°C, naudojant kombinuotus katalizatorius (aliuminio-nikelio-molibdeno, aliuminio-kobalto-molibdeno). Šis procesas yra pažangiausias reaktyviniams degalams gauti. Išeiga siekia 60\...80%.*** ***Degalų valymo tikslas yra pašalinti nepageidaujamus junginius, pagerinti jų kvapą, spalvą bei stabilumą juos saugant ir transportuojant.*** ***Rūgštinis valymas. Rūgštinis distiliatų frakcijų valymas 80\...86% sieros rūgties tirpalu skirtas pašalinti sieros, deguonies ir azoto atomų turinčias medžiagas.*** ***Šarminis valymas. Šarminis distiliatų frakcijų valymas 1\...3% natrio hidroksido (NaOH) tirpalu, skirtas sieros vandeniliui, tioaliams ir organinėms rūgštims pašalinti.*** ***Siekiant pagerinti ar pakeisti degalų iš naftos savybes, kiekvienu konkrečiu atveju į juos dedama nedideli kiekiai tam tikrų medžiagų, vadinamų priedais. Priedų yra labai įvairių ir jų skaičius nuolat auga.*** ***Priedai turi atlikti savo pagrindinę funkciją ir tuo pačiu nesukelti neigiamo šalutinio poveikio.***