Совершенствование топливных систем мобильных машин при эксплуатации в условиях пониженных температур

• Автор: Халтурин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1. Требования, предъявляемые к дизельному топливу для мобильных машин

1.2. Общая характеристика загрязненности дизельного топлива

1.2.1. Характеристика загрязненности дизельного топлива механическими примесями при эксплуатации мобильных машин

1.2.2. Общая тенденция загрязненности дизельного топлива водой

1.3. Влияние загрязненности топлива на работоспособность топливных систем машин

1.4. Влияние пониженных температур на свойства топлива

1.5. Обеспечение работоспособности машин в условиях низких температур

1.5.1. Способы пускового подогрева

1.5.2. Фильтрационная очистка топлива
1.5.3. Фильтрующие материалы
1.5.4. Фильтрующие элементы
1.6. Основные характеристики топливных фильтров
1.7. Выводы. Цель и задачи исследования
2. Теоретические предпосылки совершенствования топливных систем мобильных машин, эксплуатируемых при пониженных температурах
2.1. Схема модернизированной топливной системы
2.2. Анализ эффективности очистки топлива
2.3. Анализ процесса подогрева топлива
2.3.1. Процесс подогрева топлива в системе
2.4. Теоретическое обоснование выбора элементов подсистемы подогрева топлива
2.5. Теоретические предпосылки разработки фильтра грубой очистки топлива с подогревом
2.5.1. Описание конструкции фильтроэлемента с подогревом
2.5.2. Теория фильтрации топлива в фильтроэлементе новой конструкции
2.5.3. Теоретическая оценка эффективности и ресурса фильтра новой конструкции
2.6. Выводы и задачи экспериментальных исследований
3. Методики экспериментальных исследований
3.1. Объект и предмет исследования
3.2. Методика определения характеристик пористой структуры фильтрующего материала
3.2.1. Определение коэффициента проницаемости
3.2.2. Определение пористости
3.2.3. Определение размера пор

3.2.4. Методика исследования гидравлических свойств фильтроматериалов и фильтров
3.3. Методы оценки чистоты дизельного топлива
3.3.1. Определение счетной концентрации частиц загрязнений в топливе
3.3.2. Методика определения содержания воды в топливе
3.4. Методика определения дисперсного состава загрязнений
3.5. Методика оценки эффективности очистки
3.5.1. Определение полноты отсева загрязнений
3.5.2. Определение тонкости очистки
3.6. Методика эксплуатационных испытаний
3.6.1. Выбор объекта исследований
3.6.2. Методика натурных тепловых испытаний модернизированной топливной системы машины
3.6.3. Методика оценки эксплуатационного ресурса и грязеемкости топливных фильтров грубой очистки
3.7. Выводы
4. Результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний
4.1. Параметры пористой структуры нетканого иглопробивного материала
4.1.1. Проницаемость
4.1.2. Распределение пор по размерам
4.1.3. Результаты гидравлических испытаний топливного фильтра новой конструкции
4.2. Сравнительная оценка эксплуатационной загрязненности топлива механическими примесями при штатной и усовершенствованной топливных системах
4.3. Сравнительная оценка обводненности топлива серийной и модернизированной топливных систем
4.4. Результаты натурных испытаний топливной системы с подогревом
4.5. Результаты исследования эффективности фильтра грубой очистки
4.6. Результаты сравнительных ресурсных испытаний
топливных фильтров
4.7. Оценка влияния модернизированной топливной системы на надежность машин
4.8. Выводы
5. Расчет и проектирование модернизированной топливной системы
5.1. Задачи проектирования топливной системы
5.2. Выбор основных параметров элементов топливной системы, обеспечивающих повышение ее надежности
5.2.1. Выбор фильтра тонкой очистки топлива
5.2.2. Выбор геометрических параметров элементов топливной системы
5.2.3. Расчет требуемой мощности нагревателей топлива в элементах системы
5.3. Выбор основных параметров фильтра грубой очистки
5.3.1. Выбор основных геометрических параметров фильтра
5.3.2. Выбор материала и размеров для электропроводной подложки спирально навитого фильтровального материала
5.4. Гидравлические расчеты фильтра грубой очистки
5.4.1. Расчет гидравлической характеристики фильтроэлемента
5.4.2. Гидравлический расчет фильтра в сборе с корпусом
5.5. Пример расчета модернизированной топливной системы
5.6. Оценка экономической эффективности модернизированной топливной системы
5.7. Выводы
Общие выводы
Литература
Приложение

Начальное гидравлическое сопротивление фильтра объемного типа, выполненного из однородного пористого материала в виде полого цилиндра, по примеру (рис. 1.10), описано в работе [56], исходя из закона Дарси, формулой
1пг2 - 71пг2 + 21п{п

ур УА0к
2тхН2К0 у

((У-0,5)А0)
(1.8)
|у=Ц
где До - толщина несжатого диска пенополиуретана; у - число ступеней; к -число ребер; гн, гв, Н- размеры цилиндрического фильтроэлемента.
Справедливость формулы (1.8) подтверждена экспериментально.
Важнейшей характеристикой процесса фильтрационной очистки является ресурс фильтров, который представляет собой продолжительность его работы т от начального АР0 до критического АРкр перепада давления, определяемого условиями эксплуатации и прочностью фильтра.
Оценка ресурса сменных фильтроэлементов как времени работы до предельного перепада давления базируется на использовании классических закономерностей фильтрования, которые для топливных фильтров обычно проявляются в комбинированном виде, т. к. забивка пор ввиду специфических свойств загрязнений носит вероятностный характер [24, 27, 29, 41, 43, 50]. Теоретическая интерпретация их ресурса обусловливается техническими характеристиками материала, конструкцией и другими специфическими особенностями топливных фильтров.
Полученные исследователями результаты применимы для оценки ресурса автономных и многоступенчатых фильтров, ФЭ которых выполнены из бумаги, и сжимаемых пенополиуретанов [27, 38, 46, 56, 56 и др.].
Дальнейшие исследования, связанные с повышением чистоты дизельного топлива путем фильтрования, позволят разрабатывать эффективные и надежные фильтры с повышенным ресурсом сменных фильтроэлементов, выполненных из других деформируемых пористых материалов, например, нетканых.
При этом, учитывая свойства нетканого пористого материала, возможно создание навивных конструкций топливных фильтроэлементов со встроенными элементами, выполняющими также функции нагревателей топлива.