حساب کاربری

یا

حداقل 8 کاراکتر

بررسی ساختار چند مدل سوخت جت و توضیح کامل مشخصات آن

کروزن (Kerosene) برشی از نفت خام است که گسترۀ جوش آن بلافاصله بعد از بنزین قرار گرفته است و شامل هیدروکربن های C10 تا C14 می­‌باشد. فاصلۀ جوش این برش نفتی تقریباً بین 190˚C تا 270˚C می‌­باشد. سوخت جت و نفت سفید هر دو از زیر مجموعه ها و فرآورده های کروزن هستند. این ترکیبات بی رنگ هستند و می ­توانند کاربرد های مختلفی داشته باشند.

از جمله کاربرد های نفت سفید که در گذشته بسیار رایج بود، استفاده به عنوان سوخت بخاری های نفتی و وسایل روشنایی است. امروزه با گسترش استفاده از گاز شهری و برق، این گونه کاربردها کمتر قابل توجه هستند. همچنین نفت سفید سوخت مورد استفاده در تراکتورها و بعضی ماشین آلات کشاورزی می‌­باشد که از تصفیه نفت خام در پالایشگاه ها به دست می آید.

سوخت جت و نفت سفید

موتورهای جت در انواع هواپیما ها، هلی کوپترها و کلیۀ وسایل هواگرد، از سوختی به نام سوخت جت (Jet fuel) استفاده می‌­کنند که این سوخت باید دارای شرایط ویژه ای باشد و توسط مخزن های سوخت مختلفی سوخت گیری می شوند. موتور هواپیماها دارای ساختار متفاوتی با موتورهای سیلندر پیستونی خودرو است. در این موتورها با ایجاد شتاب در هوا نیرویی به نام تراست (Trust) ایجاد می‌­شود و این نیرو در حقیقت پیش‌ رانش لازم در هواپیما را موجب می­‌شود. از این رو سوخت جت باید دارای ساختار ویژه ای باشد که در ادامۀ مطلب به آن اشاره خواهد شد.

سوخت جت و نفت سفید

نحوی عملکرد موتور جت

در موتور جت، هوا از طریق فن ورودی مکیده شده و در کمپرسور متراکم می­‌شود. به علت بالا بودن سرعت هوای ورودی، نمی‌­توان آن­را مستقیماً برای اشتعال استفاده کرد. چرا که در این صورت مقدار زیادی از هوا بدون سوخته شدن از محفظۀ احتراق خارج می­‌گردد.

به منظور پایین آوردن سرعت هوای ورودی، هوا پس از کمپرسور وارد دیفیوزر شده و در آن جا ضمن کاهش سرعت، فشارش افزایش می­‌یابد. در ادامه هوا وارد محفظۀ احتراق (Combustion Chamber) شده و در آنجا با سوخت ترکیب می­‌گردد. هوای ترکیب شده با سوخت محترق می­‌شود و در اثر نیروی حاصل از احتراق، توربین های قرار گرفته در خروجی محفظۀ احتراق شروع به چرخش و تولید کار می­‌کنند.

همچنین بخشی دیگر از نیروی حاصل از احتراق سوخت، با عبور گاز خروجی از نازل و افزایش سرعت و مومنتوم صرف ایجاد نیروی رانش (Trust) هواپیما م‌ی­شود. شکل زیر شمای کلی یک موتور جت را نشان می­ دهد.

نحوه ی عملکرد موتور جت
نحوه ی عملکرد موتور جت و بخش های مختلف آن


انواع سوخت جت

سوخت جت دارای انواع متنوعی هستند که بر حسب کاربرد نظامی و یا مسافربری، دارای اسامی متفاوتی در کشورهای مختلف هستند. فراورده ای که بیشترین کاربرد را دارد توربوراکتور (TRO) یا (JP8) است که اتحادیۀ ناتو از نام F34 و F35 برای آن استفاده می­‌کند.

سوخت مشابه در آمریکا JetA1 نام دارد. در ارتش از سوخت های فرار تری به نام TR4، JP4 ، Jet B ، F45 و F40 استفاده می­‌شود. اسامی مختلف این سوخت ها به علت تفاوت جزئی در ساختار آن­ها است. همچنین نوع دیگری از سوخت جت سنگین تر و با فراریت کمتر به نام TRS یا JPS ( که ایمنی بیشتری هنگام ذخیره شدن تأمین می‌­کند) وجود دارد. پرکاربرد ترین سوخت جت در سطح جهان، TRO یا JetA1 است که تقریباً برای تمامی هواپیماهای ناوگان مسافربری به کار می‌­رود. در ادامه مشخصات مربوط به این سوخت بیان خواهد شد.

مشخصات سوخت جت

بر خلاف موتور های پیستونی، موتور های جت از جریان مداوم گاز استفاده می­‌کنند. با توجه به این­که هواپیما در ارتفاع بالایی پرواز می­‌کند و دمای هوا در ارتفاعات بالا کمتر است. سوخت جت باید قابلیت سیالیت خود را در دما های خیلی کم هم حفظ کند. همچنین در هواپیما های مافوق صوت، سوخت جت و نفت سفید باید از پایداری حرارتی بالایی برخوردار باشد. در ادامه مشخصات مربوط به سوخت جت مطرح خواهد شد.

1. چگالی

برای دست یابی به حداکثر انرژی در حجم معینی از مخزن و کاهش حجم راکتور های داخل هواپیما، استفاده از سوخت با چگالی بالا ترجیح داده می‌­شود. این افزایش چگالی سوخت نباید توسط ترکیبات خیلی سنگین که باعث کاهش بازده احتراق و ایجاد رسوب های کربنی می­‌شوند، تأمین شود. اصولاً چگالی سوخت جت در محدودۀ بین 0.775 تا 0.84 Kh/lit قرار دارد که کمی پایین تر از چگالی گازوئیل است.

2. فشار بخار

فشار بخار، بیشتر در مورد هواپیماهای نظامی و خصوصاً برای سوخت JP4 مطرح است. فشار بخار این سوخت باید بین 14 تا 21 کیلو پاسکال باشد تا در ارتفاعات زیاد که فشار هوا کم است، سوخت تبخیر نشود. تبخیر سوخت می­‌تواند سبب ایجاد سدی از بخار شده و باعث از کار افتادن پمپ ها و تجهیزات و اتلاف در مخازن شود. با این حال برای روشن کردن موتور هواپیما در سطح زمین یا استارت مجدد در ارتفاعات، وجود ترکیبات سبک در سوخت ضروری است.

3. تقطیر

محدودۀ تقطیر سوخت جت تقریباً برابر با برش کروزن در برج تقطیر می‌­باشد. به صورتی که در دمای 204 C˚ بیش از 10% سوخت تقطیر شده و و دمای نهایی تقطیر آن 288 C˚ می­‌باشد.

4. نقطۀ انجماد سوخت

به علت کارکرد هواپیما در ارتفاعات زیاد، سوخت جت در معرض هوا با دمای -40 C˚ تا -50 C˚ قرار می ­گیرد. تحت این شرایط سوخت باید قادر باشد سیالیت خود را حفظ کند. بنابراین حداکثر نقطه انجماد سوخت جت دمای -50 C˚ می‌­باشد.

از جمله مواردی که موجب اشکال در سوخت جت می­‌شود، وجود آب در آن است. از آن­جایی که آب در دمای صفر درجۀ سانتی گراد یخ می‌­زند، وجود آب در سوخت موجب تشکیل بلورهای یخ شده و کارکرد موتور هواپیما مختل می‌شود. جهت رفع این مشکل از مواد ضدیخ در سوخت استفاده می­‌کنند تا علاوه بر جذب آب، نقطۀ انجماد سوخت را نیز کاهش دهد. این مواد افزودنی به سوخت ها معمولاً از نوع اتر الکل ها مانند متوکسی اتانول می ­باشند که به غلظت حداکثر 1500 ppm به سوخت افزوده می­‌شوند.

نقطۀ انجماد سوخت جت و هواپیما

5. ساختار شیمیایی سوخت جت

به منظور کاهش رسوب های کربنی و تأمین شعلۀ مناسب، دو پارامتر نقطۀ دود و میزان مواد آروماتیک در مورد سوخت جت بسیار حائز اهمیت است. نقطۀ دود یک سوخت، حداکثر ارتفاع شعله بدون ایجاد دود در یک چراغ آزمایشگاهی استاندارد است. محدودۀ نقطه دود معمولاً بین 10 تا 40 میلی متر است که در مورد سوخت جت 25 میلی متر در نظر گرفته می‌­شود. نقطۀ دود پارافین های زنجیری بالا بوده و با شاخه دار شدن ساختار پارافین، نقطه دود کاهش می­‌یابد. همچنین ترکیبات حلقوی نفتنی و آروماتیک ها دارای نقطه دود بسیار پایین تری می­‌باشند. اما از طرفی هرچه میزان آروماتیک ها در سوخت بیشتر باشد، رسوب های کربنی در آن بیشتر است. به همین علت باید میزان آروماتیک ها در سوخت محدود شود. میزان مجاز آروماتیک ها در سوخت جت حدود 20% قرار داده شده است.

6. پایداری حرارتی

در سرعت های بالای حرکت هواپیما دمای سوخت جت هنگام عبور از مناطق داغ موتور بالا می­رود. برای بررسی میزان پایداری حرارتی سوخت در این شرایط، آزمایش اکسیداسیون حرارتی سوخت جت (Jet Fuel Thermal Oxidation Test) انجام می­‌گردد. این آزمایش نشان دهنده­ی میزان رسوب تشکیل شده توسط سوخت بر یک سطح فلزی با دمای بالاست. هرچه مقدار رسوب تشکیل شده کمتر باشد، سوخت از پایداری بهتری برخوردار بوده و کیفیت آن مناسب تر است.

مقایسۀ ساختار چند نوع سوخت جت

با توجه به این که سوخت جت از فرآورده های نفتی بسیار پر تقاضا در بازار است، میزان تولید آن در پالایشگاه ها نسبتاً زیاد می‌­باشد. این سوخت می­‌تواند فرآوردۀ حاصل از تقطیر مستقیم نفت خام بوده و یا از برش های میان تقطیر فرآیند هیدروکراکینگ باشد. بسته به نوع کاربرد سوخت جت در وسایل مختلف هواگرد، این سوخت می‌­تواند دارای انواع مختلفی باشد که هر کدام مشخصات مخصوص به خود را دارند. جدول زیر نشان دهندۀ مشخصات چند نوع مختلف از سوخت جت و نفت سفید می­‌باشد.

خواص سوخت/انواع سوخت JP-4 JP-5 JP-7 JP-8 RP-1
فرمول شیمیایی C8.5H17 C12H22 C12H25 C11H21 C12H24
نسبت هیدروژن به کربن 1.99 1.87 2.02 1.91 1.98
محدوده دمای جوش C˚ 140-460 360-495 370-480 330-510 350-525
نقطه انجماد C˚ 80- 57- 47- 50- J A
60- J A-1
55-
آروماتیک ها % 10 19 3 18 3
نفتن ها % 29 34 32 20 58
پارافین ها % 59 45 65 60 39
اولفین ها % 2 2 2
گوگرد ppm 370 470 6018 490 20

همانطور که از جدول بالا ملاحظه می­‌گردد، سوخت JP – 4 که مخصوص هواپیما های نظامی است از نقطه انجماد پایینی برخوردار است و در عوض به علت بالا بودن میزان ترکیبات پارافینی نقطه دود آن بالا است. سوخت RP – 1  بیشتر مخصوص راکت ها است و به علت میزان بسیار کم ترکیبات آروماتیک نقطه دود آن بسیار پایین است.

به طور کلی هرکدام از انواع سوخت جت بسته به نوع وسیلۀ هواگردی که در آن استفاده می‌­شوند، باید دارای بهینه ترین خواص باشند تا هواپیمای مورد نظر بتواند عملکرد مناسبی از خود نشان دهد. در این مقاله سعی شد تا سوخت جت به طور کامل شرح و انواع سوخت جت به همراه مشخصات فنی بررسی گردد.

اشتراک گذاری :
دیدگاه کاربران
7 دیدگاه
  • امیر 2 دی 1400 / 10:06 ب.ظ

    خیلی ممنون از مطلبی که قرار دادید.

    • انیس دار محمدی 9 دی 1400 / 11:24 ق.ظ

      خواهش میکنم.

  • امین قاسم زاده 27 آبان 1400 / 11:05 ق.ظ

    سلام
    وقت بخیر
    در حال حاضر نوع سوخت برای هواپیمای بوئینگ 737-400 چیست؟ قیمت آن چقدر است؟

  • ابوالفضل رشمئی 6 مهر 1400 / 3:26 ق.ظ

    خیلی خوب و روان بود
    فقط برای اطلاعات بیشتر میشود چند منبع قوی تری را معرفی کنید

  • علی 1 اردیبهشت 1400 / 3:44 ب.ظ

    یه جا گفتید ترکیبات آروماتیکی نقطه دود خیلی پایینی دارند بعدش اومدید گفتید سوخت راکت چون آروماتیک کمتری داره پس نقطه دود پایینی داره!!!

  • رضا 13 اسفند 1399 / 1:14 ب.ظ

    بسیار زیبا و کامل ،تشکر از مطالب مفیدتون

    • اینرژی مگ 13 اسفند 1399 / 6:58 ب.ظ

      با سلام و احترام

      از همراهی شما متشکریم

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


محصولات
مقالات