D = AP nEXP(B/T)
NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG PHẢN LỰC 3.1 Giới thiệu chung về động cơ phản lực và nhiên liệu của nĩ
3.3.4. Các tính chất liên quan đến điều kiện làm việc ở độ cao lớn
Các thế hệ máy bay dân dụng ngày nay thường bay ở độ cao khoảng 9000 ÷ 11000 m trong nhiều giờ liền khơng tiếp nhiên liệu. Ở độ cao này thì nhiệt độ và áp suất bên ngồi vào khoảng -50 oC và 300 mbar. Vì vậy, để đảm bảo cho chuyến bay thì nhiên liệu phải thoả mãn các chỉ tiêu về nhiệt trị, khả năng linh dộng ở nhiệt độ thấp.. .
3.3.4.1. Khối lượng riêng và nhiệt cháy
Đối với nhiên liệu cho động cơ phản lực thì người ta nghiên cứu đồng thời khối lượng riêng và nhiệt cháy bởi vì hai đại lượng này cĩ những ảnh hưởng ngược nhau lên hiệu suất sử dụng của nhiên liệu, do đĩ nĩ ảnh hưởng lên chiều dài chuyến bay.
Đối với mỗi loại máy bay thì kích thước của thùng chứa đã cố định. Khi khối lượng riêng nhỏ sẻ giảm được tổng khối lượng của nhiên liệu mà máy bay phải mang theo trong hành trình của nĩ. Tuy nhiên, khi khối lượng riêng nhỏ thì nhiệt cháy tổng thể tích hay khối lượng của tồn bộ nhiên liệu chứa trong thùng với cùng một kích thước như trên sẻ nhỏ hơn do đĩ chiều dài của đường bay sẻ ngắn lại.
Ví dụ:
Xét hai loại nhiên liệu cĩ khối lượng riêng và nhiệt cháy như sau: Loại I cĩ ρ = 0.790 kg/dm3 với PCIv = 34356 kJ/ dm3, PCIm = 43500 kJ/kg Loại II cĩ ρ = 0.880 kg/dm3 với PCIv = 37180 kJ/ dm3, PCIm = 42250 kJ/kg
Giả sử thùng chứa của của máy bay cĩ thể tích 10 000 dm3 khi đĩ lượng nhiệt của hai nhiên liệu tảo ra khi đốt cháy như sau:
Loại I: PCIm1 = 0.790*10000*43500 = 343650000 kJ Loại II: PCIm2 = 0.880*10000*42250 = 371800000 kJ.
Như vậy, khi khối lượng riêng tăng lên thì tổng nhiệt cháy thu được sẻ tăng, nhưng cùng với việc tăng khối lượng riêng thì độ nhớt cũng tăng lên điều này sẻ làm giảm khả năng bay hơi của nhiên liệu do đĩ dễ dẫn đến quá trình cháy kém tức là quá trình cháy khơng hồn tồn, cho nhiều chất ơ nhiễm mơi trường.Vậy, muốn sử dụng tốt nhiên liệu cho động cơ phản lực thì ta cần nghiên cứu nhiều về mối quan hệ của hai đại lượng này.
3.3.4.2. Độ linh động ở nhiệt độ thấp
Như đã trình bày ở trên, khoảng sau vài giờ bay ở một độ cao lớn thì nhiệt độ của nhiên liệu trong thùng chứa sẻ đạt được nhiệt độ của mơi trường bên ngồi (khoảng - 50oC), khi đĩ các phân tử họ paraffin trong thành phần của nhiên liệu dễ kết tinh tạo thành các khung tinh thể chứa phần nhiên liệu cịn lại do đĩ sẻ làm giảm độ linh động của nhiên liệu, hơn nữa các tinh thể này cĩ thể làm bít các lỗ của phim lọc điều này là rất nguy hiểm cho sự hoạt động của động cơ.
Để đặc trưng cho điều này người ta đã đưa ra khái niệm: Nhiệt độ biến mất của các tinh thể, đĩ là nhiệt độ mà ở đĩ các tinh thể kết tinh khi làm lạnh sẻ biến mất một cách rỏ ràng khi được đun nĩng trở lại.
Trong thực tế do quá trình chế biến, vận chuyển hoặc do hiện tượng thở của các bồn chứa nhiên liệu mà trong thành phần của nĩ luơn chứa một lượng nước nhất định. Ở nhiệt độ thấp các tinh thể này sẻ kết tinh nĩ cũng gây ra những ảnh hưởng xấu như các tinh thể paraffin.
Để khắc phục các hiện tượng này thì người ta thương dùng phụ gia chống đơng.
3.3.4.3. Sự bay hơi và thốt khí
Trong mỗi chuyến bay, sau khi cách cánh khoảng vài chục phút thì máy bay sẻ đạt được độ cao của nĩ. Ở độ cao này thì nhiệt độ áp suất xuống rất thấp khoảng 0.3 bar cho độ cao 11000 m. Nhiệt độ của nhiên liệu trong thùng chứa cũng giảm dần nhưng với tốc độ chậm hơn, sau khoảng và giờ bay nĩ mới đạt được nhiệt độ của mơi trường bên ngồi. Như vậy, sau khi máy bay cất cánh thì tồn tại một khoảng thời gian nhất định mà ở đĩ nhiệt độ của nhiên liệu cịn khá cao trong khi nhiệt độ và áp suất của mơi trường đã xuống rất thấp. Trong những điều kiện này phần nhẹ của nhiên liệu
rất dễ bay hơi và các khí hồ tan trong nhiên liệu cũng dễ dàng thốt ra ngồi (vì độ hồ tan của các khí trong chất lỏng sẻ giảm dần cùng với áp suất).
Vì những lý do nêu trên mà trong thanh phần nhiên liệu người ta tránh tối đa sự hồ tan của các chất khí và các phần nhẹ cĩ độ bay hơi lớn và bắt buộc phải cĩ hệ thống điều chỉnh áp suất ở thùng chứa.
3.3.4.4. Độổn định nhiệt
Nhiên liệu cho động cơ phản lực trước khi đi vào buồng cháy nĩ cĩ thể đi qua một số vùng cĩ nhiệt độ cao và đơi khi nĩ được dùng như chất tải nhiệt cho dầu bơi trơn, chất lỏng thuỷ lực hay khơng khí cho hệ thống điều hồ vì vậy nhiệt độ của nhiên liệu cĩ thể tăng lên cao, do đĩ cần phải khống chế độ bền nhiệt của nhiên liệu.
Độ bền nhiệt của nhiên liệu phụ thuộc vào cấu trúc hố học của các hợp chất cĩ trong thành phân của nĩ. Đối với các hydrocacbon thì độ bền nhiệt của paraffin lơn hơn naphten và aromatic, cịn đối với các phi hydrocacbon hay chất bẩn khác thì sự cĩ mặt của nĩ trong nhiên liệu cĩ những ảnh hưởng rất xấu đến độ bền nhiệt. Sự cĩ mặt của oxy hồ tan các hợp chất của nitơ hay nước sẻ thúc đẩy các phản ứng oxy hố hay polymer hố tạo các nhựa hay cặn.