УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к испытательной технике для оценки эксплуатационных свойств жидких авиационных и моторных топлив в динамических условиях и может быть использована в авиационной промышленности для определения термоокислительной стабильности (ТОС) свойств топлив.
Известна установка ДТС-1М (ГОСТ-17751-79) на которой определяется термоокислительная стабильность топлив для авиационных газотурбинных двигателей в динамических условиях путем прокачивания испытуемого топлива насосом из бака установки через контрольные элементы, оценочную трубку и фильтр, нагреваемые до заданной температуры.
Недостатком этой установки является значительная погрешность, обусловленная падением температуры на участке между оценочной трубкой и контрольным фильтром порядка 10-15°С из-за охлаждения трубки, соединяющие эти узлы.
3
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является устройство ДТС-2М для определения ТОС, выполненное согласно изобретению по а.с. 947763 от 30.07.1982 г., М. Кл. G01N 33/28. Устройство содержит блок прокачки топлива через обогреваемый электрическим током канал с размещенным на выходе из него контрольным фильтром, блок для питания электроэнергией, пульт управления с контрольно-измерительной аппаратурой. Обогреваемая трубка помещена соосно в необогреваемую трубку. Испытуемое топливо прокачивается через образуемый этими трубками кольцевой канал, нагреваясь при этом от наружной поверхности обогреваемой трубки. Термоокислительная стабильность топлива оценивается по характеру и величине отложений на наружной поверхности обогреваемой трубки и скорости забивки контрольного фильтра.
Чтобы уменьшить расход тестируемого топлива за контрольное время испытания, топливо прокачивается через обогреваемый канал с очень маленькими скоростями, исчисляемыми в несколько мм/с. При таких скоростях прокачки топлива режим течения в обогреваемом канале ламинарный. В каналах же топливной системы двигателя реализуется турбулентный режим течения с числом Re≥10000. Это означает, что в применяющихся для оценки ТОС реактивных топлив в динамических условиях установках не обеспечивается подобные реальным для топливной системы двигателя условия течения и, следовательно, результаты испытаний по оценке ТОС топлива в динамических условиях на действующих установках не могут достоверно оценивать этот важный показатель качества топлива.
Целью заявляемого технического решения является повышение достоверности оценки ТОС реактивных топлив в динамических условиях путем устранения указанного недостатка.
Указанная цель достигается тем, что устройство для оценки термоокислительной стабильности реактивных топлив в динамических условиях, содержащее топливный бак с вытеснительной системой подачи топлива и предварительной фильтрацией, ступенчатый корпус с установленными в нем последовательно соединенными друг с другом оценочной трубкой со средством обогрева и контрольным фильтром, связанный выходом с холодильником. В схему прокачки испытуемого топлива через обогреваемый канал введен обводной канал со встроенным в него насосом и соединенный одним концом со входным участком обогреваемого канала, а другим с выходным участком до контрольного фильтра. В отводной канал со стороны выходного участка установлен расходомер. Со стороны соединения с входным участком установлена дополнительная емкость.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для оценки термоокислительной стабильности реактивных топлив в динамических условиях.
На фиг.2 представлена схема корпуса контрольных элементов в сборе с контрольными элементами и рециркуляционным контуром.
Устройство для оценки термоокислительной стабильности реактивных топлив в динамических условиях состоит из топливного бака 1 с барботажной трубкой 2 и заборной трубкой 3, корпуса 4 контрольных элементов, выполненного из двух несоосных цилиндров разного диаметра, оценочной трубки 5, расположенной в этих цилиндрах, нагрев которой осуществляется с помощью спирали 6, помещенной внутри оценочной трубки 5 по всей ее длине, узла 7 контрольного фильтра с фильтроэлементом 8, расположенным в цилиндре большого диаметра с наружным электрообогревателем 9. Внутри цилиндра большого диаметра расположены выемки с двумя вставками 10 и 11, которые изготовлены из конструкционных материалов. Узел контрольного фильтра 7 своим выходом соединен с холодильником 12. Устройство состоит из системы 13 вытеснения топлива, включающей баллон 14 с азотом, регуляторы 15 и 16 давления, предохранительный клапан 17, запорные краны 18 и 19. Система 20 предварительной фильтрации и заправки топлива содержит воронку 21, фильтры 22 и 23, насос 24, запорный кран 25, заправочную трубку 26. Устройство снабжено контрольно-измерительными приборами, включающими манометры 27 и 28, датчик перапада давления на контрольном фильтре 29, ротаметр 30, штихпробер 31 с трехходовым краном 32, термопары 33-36. Кроме того, устройство имеет краны перепуска топлива 37 и тонкой регулировки расхода 38, а также контур рециркуляции 39 с высокотемпературным насосом 40. Для увеличения времени пребывания топлива при повышенной температуре в обводной канал включена дополнительная емкость 41, а за расходом топлива через обводной канал можно следить по показаниям расходомера 42.
Заправку топлива в бак осуществляют включением насоса 24 и открытием запорного крана 25. Осуществляют проток топлива через контрольные элементы путем закрытия крана 37 и открытия крана 38. С помощью ротаметра 30 и штихпробера 31 устанавливают расход топлива. Включают питание высокотемпературного насоса 40 в контуре рециркуляции 39, следя за расходом топлива через обводной канал расходомером 42 и включают электропитание оценочной трубки 5 и контрольного фильтра 8. Термопарой 36 замеряют температуру в узле 7 контрольного фильтра, предварительно включив проток топлива через обводной канал 39.
Обводная трубка 39 со встроенным насосом 40 позволяет в сотни и более раз (до нескольких м/сек.) увеличить скорость прокачки испытуемого топлива через обогреваемый канал до достижения режима турбулентного течения с числом Re≥10000. Для этого не требуется установки в обводном канале высоконапорного насоса и больших энергозатрат, так как увеличение скоростного напора производится от его очень малых значений.
Порядок проведения испытаний на предлагаемом устройстве аналогичен прототипу, за исключением того, что включение насоса обводного контура производится после заполнения его топливом, о чем свидетельствует прекращение выхода воздуха из канала слива.
Проведенные расчеты и предварительные эксперименты показывают, что при теплоизоляции обводного канала, введенного в действующие установки для оценки ТОС, не увеличивается количество электроэнергии, необходимое для нагрева до заданной температуры проходящего через обогреваемый кольцевой канал заданного расхода испытуемого топлива, не изменяется время контакта расходуемого топлива со стенкой обогреваемого канала, но увеличивается время пребывания топлива при повышенной температуре на время прохождения топлива через обводной канал, что способствует сокращению времени эксперимента.