Аппаратура, реактивы и материалы.

Определение содержания противоводокристаллизационной (ПВК) жидкости в топливе.

 

 

 

Красноярск 2009

 

 

Цель работы: определить содержание ПВК жидкости в топливе.

Теоретическое введение.

Все углеводороды обладают гигроскопичностью, т. е. способ­ностью растворять в себе воду. Растворимость воды в топливе за­висит от химического состава, молекулярной массы углеводоро­дов, влажности и температуры воздуха и атмосферного давления. Меньше всего воды растворяется в парафиновых углеводородах, больше всего — в ароматических и непредельных. С повышением молекулярной массы всех углеводородов растворимость воды уменьшается. С увеличением влажности воздуха, температуры и атмосферного давления растворимость воды в топливе возрастает.

Молекулы воды не вступают в химическое взаимодействие с молекулами углеводородов и удерживаются и топливе, т. е. молекулы воды находятся в меж­молекулярном пространстве углеводородов. Такие растворы назы­вают ограниченными. Они обладают обратимой гигроскопичнос­тью, т. е. свойством поглощать в себя (растворить) или выделять (испарять) при изменении условий некоторое количество влаги. Существуют растворы с необратимой гигроскопичностью, когда вещества неограниченно растворяются друг в друге с образова­нием устойчивых химических связей, например, водно-спиртовые растворы. В этом случае вода не выделяется в свободном состоя­нии даже при резких колебаниях температуры и давления.

Вода в топливах может находиться в трех состояниях: раство­ренном, эмульсионном и свободном.

Топлива отличаются незначительной гигроскопичностью.

Количество растворенной воды в топливе ничтожно мало.

Главная опасность от присутствия эмульсионной воды заклю­чается в том, что она может вызывать обмерзание фильтров и на­рушить работу топливной системы ВС. Мельчайшие капельки во­ды склонны к сильному переохлаждению (капельки диаметром 10 мкм переохлаждаются до минус 40⁰С). Такие капельки воды, сталкиваясь с твердой поверхностью фильтров, мгновенно превра­щаются в лед, вызывая обмерзание сетки фильтра. Кроме того, вода отрицательно влияет на работу топливомеров, различных клапанов, дренажной системы, топливорегулирующей аппаратуры. Кристаллы льда задерживаются на фильтрую­щих перегородках топливных систем, что приводит вначале к частичной, а потом и полной забивке фильтров, т. е. к прекра­щению подачи топлива в двигатель.

Вода попадает в топливо извне в виде инея, осыпающегося со стенок резервуаров и баков самолета и находится в свободном состоянии. Отстойная (свободная) вода вызывает также механические по­вреждения покрытий и швов топливных баков.

Учитывая большое влияние воды на надежность работы топ­ливных систем, содержание ее в топливах при заправке ограничивают не более 0,003 % (т. е. 30 г/т). Для снижения содержания свободной воды топливо обезвоживают в фильтрах-сепараторах, а при температуре наружного воздуха в месте вылета плюс 5°С и ниже, полетах за полярный круг и полетах продолжительностью более 5 ч для предотвращения кристаллообразования воды в топ­ливо вводят противоводокристаллизационные присадки — этилцеллозольв (жидкость «И»), этилцеллозольв и метанол, взятые в равных весовых частях (жидкость «И-М») тетрагидрофурфуриловый спирт (жидкость «ТГФ») и их смеси 1:1 с метанолом (жидкость «ТГФ-М»). Эти присадки взаимодействуют с водой, образуя низкозамерзающие растворы, предотвращая кристаллизацию (и частично конденсацию) воды в интервале эксплуатационных температур.

Присадки вводят в количестве от 0,1 до 0,3% в зависимости от типа ВС и характера рейса.

Жидкость «И» применяется для военных самолетов, жидкости «И-М», «ТГФ», «ТГФ-М» - для воздушных судов гражданской авиации.

В настоящее время жидкости «ТГФ», «ТГФ-М» не применяются.

Для определения содержания ПВК жидкостей в топливах применяется рефрактометрический, бихроматный и экспресс-метод.

Рефрактометрический метод основан на экстракции ПВК жидкостей из топлива с последующим измерением показателя преломления водной вытяжки при 20⁰С по ГОСТ 18995.2-73.

Показатель преломления – это соотношение скорости света определенной длины волны в воздухе и в испытуемом продукте.

Рефрактометрический метод обеспечивает быстроту и высокую точность выполнения анализа, требует минимальной затраты анализируемого раствора (2-3 капли).

 

Практическая часть.

Аппаратура, реактивы и материалы.

Рефрактометр ИРФ-23, ИРФ-22 или других марок.

Воронка делительная вместимостью 100 см³ по ГОСТ 8613-75.

Цилиндры измерительные вместимостью 10 и 100 см³ по ГОСТ 1770—74.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709—72.

 

Подготовка к испытанию.

Перед измерением показателя преломления рефрактометр термостатируют: через камеры призм пропускают воду, имеющую постоянную температуру 20 ±0,1 °С.

В делительную воронку наливают 100 см³ топлива, содержащего исследуемую жидкость («И» или «И-М»), и добавляют 3 см³ дистиллированной воды.

Содержи­мое делительной воронки энергично перемешивают встряхиванием в течение 15 мин. После отстаивания от топлива отделяют водную вытяжку. Разрешается приготавливать водную вытяжку в стакане или колбе путем перемешивания ее содержимого с помощью меха­нической или магнитной мешалки. В этом случае водную вытяжку отбирают стеклянной пипеткой, слегка наклонив сосуд.

Проведение испытания.

Сначала на горизонтальную поверхность нижней призмы рефрактометра наносят 2-3 капли дистиллированной воды при температуре 20⁰С, используемой для приготовления водной вытяжки и определяют показатель преломления.

Затем измеряют показатель преломления исследуемой водной вытяжки при температуре 20⁰С по ГОСТ 18995.2-73.

 

Обработка результатов.

Содержание жидкости «И» или «И-М» (А) в топливах в процентах (по объему) вычисляют по формуле:

(n²⁰_D1 - n²⁰_D2) * 3

А = ¾¾¾¾¾¾ + 0,02,

n²⁰_D3 - n²⁰_D1

где n²⁰_D1 – показатель преломления водной вытяжки при температуре 20⁰С;

n²⁰_D2 - показатель преломления дистиллированной воды при температуре 20⁰С,

равный 1,3330;

n²⁰_D3 - показатель преломления жидкости «И» или «И-М» при температуре 20⁰С.

Если показатель преломления при температуре 20⁰С (n²⁰_D3) определить невозможно из-за отсутствия исходных жидкостей «И» или «И-М», то за его величину допускается принимать для жидкости «И» - 1,4080, а для жидкости «И-М» - 1,3680. Показатель преломления дистиллированной воды n²⁰_D2 равен, как правило, 1,3330.

Допустимое содержание жидкости «И-М» в топливе от 0,1 до 0,15%.

 

 

Примечание.

Зависимость показателя преломления дистиллированной воды от температуры.

 

Температура, 0С
Показатель преломления воды	1,3334	1,3333	1,3333	1,3332	1,3331	1,3330	1,3329	1,3328	1,3327	1,3326	1,3325

 

Контрольные вопросы.

1. Дать понятие гигроскопичности.

2. В каких состояниях вода может находиться в топливе?

3. Почему недопустимо присутствие воды в топливах?

4. Какие методы существуют для определения воды в топливе?

5. Как предотвратить кристаллообразование воды?

6. Что происходит при добавлении присадки в топливо?

7. Какие присадки применяются в гражданской авиации?

8. На чем основан рефрактометрический метод? В чем преимущество этого метода?

9. Дать понятие показателя преломления.

 

 

Литература.

Методические рекомендации по анализу качества горюче-смазочных материалов в гражданской авиации. Часть 2. М.: Воздушный транспорт.