Исследование процессов фильтрации водотопливных эмульсий

• Автор: Кузнецов, Алексей Федорович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 93 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ ПО ФИЛЬТРАЦИИ ТОПЛИВ В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЯХ

1.1. ВТЭ- мощное средство улучшения экономических и экологических показателей судовых дизелей

1.2. Анализ систем топливоподачи в дизелях применительно

к случаю использования ВТЭ

1.3. Обзор и анализ работ по теории фильтрования

1.4. Исследование возможности очистки ВТЭ в магнитном и электростатическом поле

1.5. Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ ВТЭ

2.1. Постановка задачи исследования
2.2. Математическое моделирование процесса прохождения
ВТЭ через фильтрующий элемент
2.3. Математическое моделирование процесса образования капель на выходе из фильтрующего элемента
2.4. Экспериментальная оценка величины коэффициента поверхностного натяжения
2.5. Расчетная оценка диаметра капель водных включений ВТЭ после фильтра
2.6. Основные результаты исследования. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ ВТЭ
3.1. Описание экспериментальной установки и методики
проведения опытов

3.2. Исследование способности различных фильтрующих материалов пропускать ВТЭ
3.3. Экспериментальное исследование изменения дисперсности водной фазы ВТЭ при прохождении последней через фильтр
3.4. Основные результаты исследования. Выводы
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ВТЭ С СИСТЕМОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
4.1. Описание опытной установки и методики проведения эксперимента
4.2. Результаты исследования фильтровальных материалов на полноту
и тонкость отсева механических примесей
4.3. Результаты испытаний по оценке гидравлических характеристик фильтра
4.4. Результаты испытаний по оценке влияния фильтроматериалов на дисперсность водной фазы
4.5. Разработка и испытание установки для получения ВТЭ, основанной лишь на эффекте фильтрации
4.6. Разработка прибора для определения массовой концентрации воды в ВТЭ
4.7. Основные результаты исследования. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Фильтрация дизельног о топлива является необходимым элементом при эксплуатации дизельных энергетических установок, обеспечивая их нормальную и безаварийную работу, а также служит эффективным мероприятием по снижению износа прецизионных и других трущихся деталей двигателя. Все это достигается относительно недорогостоящими средствами.
При широком применении на речном флоте водотопливных эмульсий обращает на себя внимание практически полное отсутствие работ по изучению особенностей ее фильтрации. Это очень серьезный пробел, который может привести к аварийной ситуации при эксплуатации судна.
В данной работе проведен обзор публикаций по вопросам применения водотопливных эмульсий, в котором отмечены достоинства данного вида топлива. Показано, что ВТЭ, являясь гетерогенной средой, усложняет процесс ее фильтрации (может произойти задержание в фильтре водяной взвеси, разложение ВТЭ на исходные компоненты (вода и топливо), образование геля и т.д.). Так же рассмотрена возможность очистки эмульсии в магнитном и электростатическом полях, указаны их недостатки. Сделан анализ существующих систем топливоподачи в дизелях, сформированы требования к фильтрующим системам и предложена наиболее рациональная схема фильтрации.
Обзор существующих теоретических методов исследования топливных фильтров показал их непригодность для изучения фильтрации ВТЭ. В результате этого в ходе теоретических исследований разработана математическая модель фильтрации ВТЭ.
В ходе экспериментов по осуществлению фильтрации ВТЭ были установлены гидравлические характеристики различных фильтроматериалов и их влияние на дисперсность водной фазы. Е1а основании экспериментальных данных получена обобщенная гидравлическая характеристика.

где рв плотность воды.
На кашпо воды в топливе согласно закону Архимеда будет действовать сила, равная
В результате двух опытов, проведенных на капиллярах разных размеров, получены следующие данные:
капилляр с с/ =3,2 мм, Мк=0, 1217 г.; капилляр с с1=3,4 мм, Мк=0,1624 г.
Поверхностное натяжение по формуле (2.14): (Ті=0,03196 Н/м;
<72=0,0416 Н/м; среднее 0=0,103678 Н/м.
2.5. Расчетная оценка диаметра капель водных включений ВТЭ
В соответствии с работой /63/ определим необходимые параметры для расчета. Они для дизельного топлива сведены в табл. 2.1.
Дальнейший расчет будем вести по формуле (2.12) для трех значений С„,=5; 15 и 25%. Результаты расчетов приведены на рис.2.7, из которого следует, что диаметр (1К капли в значительной степени зависит от размера поры (с1п) и скорости фильтрации. При увеличении первого параметра диаметр капли воз-
м =м*

(2.16)
после фильтра