Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 7
1.1. Загрязнение дизельного топлива в процессе транспортно складских и заправочных операций 7
1.2. Зависимость работоспособности двигателя внутреннего сгорания и его систем от загрязненности дизельного топлива 11
1.3. Методы очистки топлив от механических примесей, продуктов окисления и воды 17
1.4. Фильтрующие материалы для очистки дизельного топлива 22
1.5. Выводы по главе и постановка задач исследования 30
Глава 2. Теоретические основы очистки дизельного топлива от механических примесей, эмульсионной воды и продуктов окисления с применением перспективных фильтрующих материалов 32
2.1 Закономерности накопления механических загрязнений при хранении дизельного топлива 32
2.2. Закономерности обводнения дизельного топлива в резервуарах нефтескладов 35
2.3. Механизм образования в дизельном топливе органических загрязнений 39
2.4. Теоретические основы разработки устройства для комплексной очистки дизельного топлива при заправке мобильной техники 54
2.5. Выводы по главе 2 58
Глава 3. Методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований 59
3.1. Выбор и обоснование методик исследования фактической загрязненности дизельного топлива 59
3.2. Методики определения эксплуатационных свойств фильтрующих перегородок 68
3.3. Методика исследования пористых наноматериалов методом динамической десорбционной порометрии 78
3.4. Выводы по главе 3 80
Глава 4. Экспериментальные исследования повышения эффективности комплексной очистки дизельного топлива при заправке мобильных машин 81
4.1. Исследование фактической загрязненности, обводненности и осмолення дизельного топлива при хранении и заправке мобильных машин 81
4.2. Состав и структура фильтрационного наноматериала 84
4.3. Исследование эксплуатационных свойств фильтрующих материалов 86
4.4. Выводы по главе 4 89
Глава 5. Реализация результатов исследований и оценка их технико-экономической эффективности 91
5.1. Разработка конструкции устройства для комплексной очистки дизельного топлива от загрязнений 91
5.2. Результаты эксплуатационных испытаний устройства для комплексной очистки дизельного топлива 101
5.3. Рекомендации по обеспечению чистоты дизельного топлива при складских и заправочных операциях 105
5.4. Технико-экономическая оценка результатов исследований 110
5.5. Выводы по главе 5 112
Общие выводы 113
Список литературы 115
Приложения 124
- Зависимость работоспособности двигателя внутреннего сгорания и его систем от загрязненности дизельного топлива
- Выбор и обоснование методик исследования фактической загрязненности дизельного топлива
- Разработка конструкции устройства для комплексной очистки дизельного топлива от загрязнений
- Рекомендации по обеспечению чистоты дизельного топлива при складских и заправочных операциях
Введение к работе
Актуальность темы. В сельском хозяйстве потребляется до 40% производимого в стране дизельного топлива, от качества которого в значительной степени зависит своевременное выполнение полевых работ. Основным показателем качества дизельного топлива, способным резко изменяться в условиях транспортирования, хранения и заправки, является уровень его чистоты. Считалось, что основными источниками загрязнения нефтепродуктов являются механические примеси и влага, то есть продукты атмосферного и коррозионного происхождения. .Существовало мнение, что продукты окисления и других химических превращений нефтяных углеводородов, в частности фактические смолы, удаляюются из дизельного топлива в процессе его изготовления и в условиях сельскохозяйственного производства, при сравнительно кратковременных транспортно-складских и заправочных операциях, образовываются в незначительном количестве, практически не влияющем на эксплуатационные свойства дизельного топлива, поэтому проблеме удаления из него фактических смол в условиях эксплуатации должного внимания не уделялось. Однако проведенные экспериментальные исследования показали, что содержание фактических смол в дизельном топливе может резко возрастать, особенно в процессе его перекачки и заправки с использованием гибких резино-тканевых рукавов. При указанных операциях на нефтескладах и заправочных пунктах сельскохозяйственных предприятий рукава, как правило, в течение значительных промежутков времени не опорожняются и не защищены от воздействия солнечной радиации, что вызывает повышение температуры находящегося в них топлива. Длительное контактирование дизельного топлива с материалом рукавов при достаточно высокой температуре приводит к значительному повышению содержания в этом топливе фактических смол. Существуют различные конструкции фильтров и других средств очистки, способные достаточно эффективно удалять из топлива механические загрязнения и эмульсионную воду, однако эти устройства неэффективны при его очистке от продуктов окисления углеводородов. Поэтому разработка мероприятий по предотвращению попадания загрязнений в топливную систему дизеля при заправке путём создания высокоэффективного средства комплексной очистки дизельного топлива является научной и практической задачей, весьма актуальной для сельского хозяйства и других отраслей, в которых эксплуатируются дизельные двигатели.
Целью настоящего исследования является повышение эффективности комплексной очистки дизельного топлива от механических примесей, эмульсионной воды и продуктов окисления углеводородов при заправке сельскохозяйственных и транспортных машин.
Объект исследования: перспективные конструкции средств комплексной очистки дизельного топлива при заправке мобильной техники, обладающие оптимальными технико-экономическими характеристиками.
Предмет исследования: процессы образования загрязнений в дизельном топливе при транспортно-складских и заправочных операциях и процессы его комплексной очистки от механических примесей, эмульсионной воды и продуктов окисления нефтяных углеводородов.
Научная новизна: работы заключается в нахождении закономерностей процессов накопления твёрдых загрязнений и эмульсионной воды в дизельном топливе при транспортно-складских и заправочных операциях на нефтескладах сельскохозяйственных предприятий, в исследовании механизма образования в топливе органических загрязнений, в теоретическом обосновании конструкции устройства для комплексной очистки дизельного топлива при заправке мобильной техники и в экспериментальном подтверждении эффективности использования этого устройства..
Практическая ценность работы заключается в разработке конструкции устройства для комплексной очистки дизельного топлива при заправке мобильной техники и рекомендаций по предотвращению образования в дизельном топливе продуктов окисления углеводородов при сливно-наливных и заправочных операциях.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на Международной научно-практической конференции «Научные проблемы эффективного использования тягово-транспортных средств в сельском хозяйстве» (Москва, 2011), Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей» (Санкт-Петербург, 2013), заседаниях кафедры «Автомобильный транспорт» МГАУ (2009 - 2012).
Публикации. Результаты работы опубликованы в 5 научных статьях в изданиях, рекомендованных ВАК,
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников из 104 наименований. Диссертация выполнена на 130 страницах машинописного текста, в том числе содержит 3 приложения, 32 таблиц и 25 рисунков.
Зависимость работоспособности двигателя внутреннего сгорания и его систем от загрязненности дизельного топлива
Коэффициент полезного действия дизельных двигателей, их экономичность и надежность напрямую зависят от технического состояния топливной аппаратуры, которая, в свою очередь, определяется уровнем чистоты дизельного топлива. На протяжении всего жизненного цикла дизельного топлива, с момента его отгрузки с нефтеперерабатывающего предприятия и до потребления при эксплуатации техники, оно подвергается воздействию различных факторов, вызывающих его загрязнение, что приводит к ухудшению его качества.
Наличие механических примесей в дизельном топливе отрицательно сказывается на работе топливной аппаратуры [7]. Наработка топливной аппаратуры до первого отказа составляет 1932 ± 210 моточасов, до первого ремонта 2960 ± 270 моточасов, а после ремонта срок службы уменьшается в два раза. Низкий срок службы топливной аппаратуры свидетельствует о недостаточной очистке топлива, так как на чистом топливе топливная аппаратура работает безотказно в течение от 5500 до 7000 моточасов. В частности, зазор между плунжером и гильзой нового топливного насоса высокого давления составляет от 1,5 до 5 мкм, а после эксплуатации достигает 15 мкм. С увеличением износа плунжерных пар ухудшаются процессы подачи топлива и его сгорания, увеличивается продолжительность впрыска топлива и период задержки его воспламенения. Это вызывает жёсткую работу двигателя из-за перегрева, уменьшение давления впрыска топлива, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик двигателя и повышению токсичности выхлопных газов. Уже при увеличении зазора между плунжером и гильзой топливного насоса с 1,5 до 7 мкм утечка топлива через этот зазор увеличивается почти в 20 раз, угол начала подачи топлива в цилиндры двигателя возрастает на 9 градусов, удельный индикаторный расход топлива возрастает с 53 до 57 г.
От тонкости очистки дизельного топлива зависит срок службы плунжерных пар, увеличиваясь при тонкости очистки 24 мкм в 1,3 раза, при тонкости очистки 19 мкм - в 1,8 раза, при тонкости очистки 13 мкм - в 3,5 раза и при тонкости очистки 5 мкм - в 8,5 раза по сравнению с работой на неочищенном топливе [95].
Наличие воды в дизельном топливе приводит к закупорке фильтрующих элементов фильтров и плунжеров форсунок продуктами коррозии, эрозии наконечников форсунок; ускоренному износу гильз и поршневых колец, загрязнению топлива микроорганизмами, что снижает срок службы фильтров, топливных насосов и форсунок и увеличивает эксплуатационные расходы. Чаще всего выходят из строя фильтры, форсунки, полированные стальные поверхности; разрушаются перемычки между канавками поршневых колец и ротор турбонагнетателя. Одновременно вода способствует коагуляции твердых частиц.
Основные факторы влияния изменения качества дизельного топлива на работу двигателя приведены в таблице 1.3.[8]. Из приведенных данных видно, что многие показатели качества дизельного топлива, изменение которых отрицательно влияет на работу двигателя, непосредственно связаны с присутствием в топливе механических примесей, эмульсионной воды и органических загрязнений. Это относится к таким показателям, как зольность, коксуемость, коэффициент фильтруемости, концентрация фактических смол, кислотность, температура помутнения.
Смолистые вещества, содержащиеся в топливе, значительно ухудшают его качество и снижают надежность работы двигателя. Отлагаясь на впускных трубопроводах и клапанах, они приводят к уменьшению мощности и экономичности двигателя, а затем могут вызвать его аварийную остановку. С увеличением количества смолистых веществ повышается нагарообразование в камерах двигателей.
Количество отложений в двигателях и срок их эксплуатации до появления неисправностей прямо пропорциональны содержанию смолистых веществ в топливе (таб. 1.4) [9].
При увеличении содержания фактических смол в топливе с 10 до 20 мг количество отложений во впускном трубопроводе также возрастает в 2 раза. Наибольшее количество отложений образуется при 50 - 100 С. На количество отложений в двигателях влияют не только содержащиеся в топливе фактические смолы, но и непредельные углеводороды, которые образуют смолистые вещества в процессе испарения во впускных трубопроводах (таблица 1.5) [9].
В двигателях количество нагара увеличивается с увеличением содержания смолистых веществ. Смолы сильно увеличивают образование нагара в камерах сгорания дизелей (табл. 1.6) [9].
Нагар вызывает закоксовывание распылителей форсунок, засорение продувочных окон цилиндров, абразивный износ цилиндропоршневой группы двигателя, вызывает его перегрев из-за ухудшения температурного режима работы. В результате мощность двигателя существенно уменьшается, возникает опасность возникновения аварийных поломок [9].
Одним из наиболее важных эксплуатационных свойств современных дизельных топлив является прокачиваемость, на которую влияет химический и углеводородный состав топлива. На прокачиваемость топлива в системах питания двигателей мобильной техники влияет наличие в нём воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот, а также несовместимость присадок, улучшающих другие эксплуатационные свойства [14]. Увеличение содержания этих веществ в топливе существенно снижает эксплуатационные показатели дизелей, может привести к их отказам и вызывает ухудшение экологического состояния окружающей среды Анализ влияния загрязнённости дизельного топлива на процесс эксплуатации сельскохозяйственной техники подтверждает необходимость разработки и внедрения болееэффективных способов и средств его очистки от всех видов загрязнений.
Выбор и обоснование методик исследования фактической загрязненности дизельного топлива
В разделе 1.1 рассмотрены источники загрязнения дизельного топлива в процессе хранения в резервуарах нефтескладов. Для исследования фактической загрязненности топлива при хранении необходимо выбрать и усовершенствовать методики определения соответствующих показателей.
На основании анализа технической литературы и нормативных документов определены основные оценочные показатели:
- массовая концентрация механических примесей;
- гранулометрический состав механических примесей;
- массовая концентрация эмульсионной воды;
- концентрация продуктов окисления.
Для проведения исследований отбираются пробы дизельного топлива из резервуаров, средств заправки, а также из образцов резинотканевых рукавов. Объем проб составляет от 300 до 800 мл, в зависимости от целей анализа и специфики эксперимента. Весь отбор проб происходил в чистую сухую стеклянную герметичную посуду.
Определение массовой концентрации механических загрязнений осуществлялось в соответствии с ГОСТ 10577 - 78 «Методы определения содержания механических примесей» [76].
Для определения гранулометрического состава механических примесей пробы топлива помещаются в мерные кюветы из оптического стекла (рис.3.1) и исследуются под микроскопом, обеспечивающим увеличение 100-225х и более. Порядок выбора полей зрения для просмотра проб приведен на рисунке 3.2. Для подсчета количества механических частиц по размерным интервалам используется окуляр-линейка.
Для оперативной автоматической оценки гранулометрического состава загрязнений использовался аппаратно-программный комплекс, разработанный в «25 ГосНИИ химмотологии МО РФ», позволяющий проецировать поля зрения микроскопа на монитор и результаты анализа обрабатывать на компьютере [77].
Для количественного определения массовой концентрации воды в дизельном топливе использовался гидридкальциевый метод [78], сущность которого заключается в определении выделившегося объема водорода в процессе реакции взаимодействия гидрида кальция с водой, содержащейся в пробе дизельного топлива в соответствии с уравнением
Данный метод позволяет определить суммарное (общее) содержание воды в дизельном топливе. Для определения количества эмульсионной воды, содержащейся в топливе, необходимо определить содержание в нём растворенной воды, используя равновесные кривые растворимости воды в топливе в зависимости от его температуры [79],для получения которых производитсяопределение содержания растворенной воды в топливе при трех разных температурах и стопроцентной влажности воздуха.
Для этого используется аппаратура, реактивы и материалы согласно ГОСТ 8287-57, а также прибор для определения растворенной воды в дизельном топливе (рис. 3.3)
Прибор состоит из двух частей. В нижней части находится резервуар для топлива с водяной рубашкой и кран для загрузки мелкоизмельченного гидрида кальция. Обе части прибора соединяются при помощи шлифа. Верхняя часть прибора состоит из газовой бюретки с водяной рубашкой. Температура процесса поддерживается с помощью термостата и контролируется термометром. Перемешивание топлива осуществляется магнитной мешалкой.
Насыщение топлива водой происходит в течение четырех часов, после этого паз шлифов, соединенный с отверстием в верхней части, разъединяетсябюретка, устанавливается в нулевое положение, в пробу обводненного дизельного топлива посредством открытия крана подается гидрид кальция и производится замер выделившегося водорода. Проводится четыре измерения и по результатам строится кривая растворимости воды в пробе тестируемого дизельного топлива (рис 3.4).
Принимаем допустимость ошибки при данных измерениях 10-12% (Р= 10-20%), а определение числа анализов - при доверительной вероятности 0,95 (а=0,95). По таблицам больших чисел определяем количество анализов объекта измерений. При проведении поисковых опытов определен коэффициент вариации. Количество анализов для каждого объекта находим по формуле
Для определения содержания органических загрязнений (фактических смол) в топливе используется «паровой метод Бударова» по ГОСТ 8489-85 [83], который заключается в выпаривании определенного количества дизельного топлива с последующим определением массы остатка, являющегося фактическими смолами. Для исследований используется прибор ПОС-А (рис 3.6).
Для проведения анализа в два заранее взвешенных стакана помещается по 10 см дизельного топлива. Стаканы устанавливаются в гнезда прибора ПОС-А, нагретые до температуры 225±3С. Спустя 60 минут стаканы со смолами перемещаются в эксикатор, охлаждаются 40 мин и взвешиваются. Концентрация фактических смол в каждом стакане определяется по формуле
Расхождения между результатами двух определений концентрации фактических смол не должны превышать значений, указанных в таблице 3.1.
Разработка конструкции устройства для комплексной очистки дизельного топлива от загрязнений
В традиционных фильтрах для очистки жидкостей от твердых загрязнений очищаемая жидкость поступает к пористой перегородке в радиальном направлении [90]. Недостатком таких фильтров являются довольно быстрое закупоривание пор перегородки частицами загрязнений, а также неспособность удалять эмульсионную воду и продукты окисления.
Для одновременной очистки топлива от твердых частиц загрязнений и от эмульсионной воды в настоящее время повсеместно применяются фильтры-сепараторы (фильтры-водоотделители), которые имеют, как правило, три перегородки, расположенные последовательно по ходу движения жидкости: фильтрующую, коагулирующую и водоотталкивающую [78]. Недостатками этих фильтров являются сложность многослойной или многоступенчатой конструкции и необходимость периодической замены или регенерации пористых перегородок.
Недостатков, связанных с необходимостью периодической остановки работы, не имеют гидродинамические фильтры, у которых удаление загрязнений с пористой перегородки происходит непрерывно за счет перемещения очищаемого топлива параллельно поверхности перегородки. Этот эффект может быть достигнут или благодаря перемещению пористой перегородки относительно потока жидкости, или путем подвода потока жидкости к перегородке параллельно её поверхности [92]. Недостатком гидродинамических фильтров с движущейся пористой перегородкой является потребность в посторонних источниках энергии, а фильтров с неподвижной перегородкой - необходимость отвода части жидкости на сброс для создания ее потока вдоль всей поверхности перегородки. Этот вопрос успешно решается при очистке жидкостей в циркуляционных системах, где часть жидкости используется для создания потока вдоль перегородки, отводится обратно в расходный бак [88]. Необходимость отвода части жидкости на сброс с возвратом в расходный бак, делает использование подобных устройств невозможным для одноразовой очистки дизельного топлива при заправке мобильных машин, кроме того, ни одно из известных устройств не обладает способностью удалять из очищаемого дизельного топлива смолистые вещества.
В предлагаемой конструкции повышение эффективности очистки дизельного топлива фильтрованием достигается за счет исключения отвода части топлива на сброс и использования фильтрующего материала способного удалять из топлива продукты окисления углеводородов -фактические смолы.
Положительный результат достигается тем, что в устройстве для очистки дизельного топлива, пористая перегородка фильтрующего элемента выполнена в виде правильной усеченной шестигранной пирамиды из гидрофобного смолоотделяющего материала, фильтрующий элемент дополнительно имеет нижнее плоское основание на котором расположен конический патрубок, закрепленный в патрубке сброса части очищаемой жидкости. Днище корпуса выполнено перфорированным для прохода очищенногодизельного топлива. В цилиндрической насадке с наружной стороны днища размещен дополнительный гидродинамический фильтрующий элемент, включающий пористую перегородку, также выполненную в виде правильной усеченной шестигранной пирамиды из гидрофобного смолоотделяющего материала,верхнее и нижнее плоские основания которого соединены соответственно с патрубком сброса части очищаемого дизельного топлива и патрубком для слива отстоя. Суммарная площадь боковых граней пористой перегородки дополнительного фильтрующего элемента соотносится с суммарной площадью боковых граней пористой перегородки основного фильтрующего элемента как 1:10.
Устройство включает цилиндрический корпус, герметично установленную на нем крышку с входным патрубком. Внутри корпуса при помощи нажимной пружины установлен основной гидродинамический фильтрующий элемент, состоящий из верхнего плоского основания, имеющего отверстие для соединения с входным патрубком, пористой перегородки, выполненной в виде правильной усеченной шестигранной пирамиды, и нижнего плоского основания, которое имеет конический патрубок. На днище корпуса расположен патрубок сброса части очищаемогодизельного топлива, в верхней конической части которого установлен патрубок нижнего основания, нижняя цилиндрическая часть которого посредством накидной гайки соединена с размещенным в цилиндрической насадке дополнительным гидродинамическим фильтрующим элементом, включающим верхнее основание с накидной гайкой, пористую перегородку, выполненную в виде правильной шестигранной усеченной пирамиды, и нижнее основание с коническим патрубком, который герметично установлен в патрубке слива отстоя, размещенном на днище цилиндрической насадки. Цилиндрическая насадка имеет в вертикальной стенке патрубок для отвода очищенного дизельного топлива, поступающего во внешнюю полость насадки через отверстия в днище корпуса и через пористую перегородку дополнительного гидродинамического фильтрующего элемента. [93]
Для удаления из очищаемого дизельного топлива механических загрязнений, эмульсионной воды и продуктов окисления пористые перегородки основного и дополнительного гидродинамических фильтрующих элементов изготавливаются из комбинированного двухслойного фильтрационного наноматериала на основе активированного угля гидрофобизированного фторопластом, пористостью свыше 80% и размерами пор 20-30 нм, результаты изучения свойств которого приведено в разделе 4.3. Изготовление пористых перегородок основного и дополнительного гидродинамических фильтрующих элементов в виде усеченной пирамиды обусловлено тем, что выбранный для их изготовления комбинированный двухслойный наноматериал не обладает гибкостью, что исключает возможность придания этим пористым перегородкам наиболее рациональной для данных условий формы усеченного конуса. Соединение между боковыми гранями пористых перегородок и соединение плоских днищ с перегородками осуществляется путем склеивания.
Число граней пористой перегородки выбрано на основании технико-экономических расчётов. Технический показатель фильтрующих элементов -их пропускная способность - прямо пропорционален площадям соответствующих пористых перегородок, а экономический показатель фильтрующего элемента - трудоемкость его изготовления - прямо пропорционален количеству соединяемых стыков на ребрах этих пористых перегородок. Соотношение указанных показателей принято в качестве критерия оптимизации числа граней пористых перегородок. Результаты расчётов приведены в таб. 5.1. Они показывают, что при числе граней более шести удельная боковая поверхность и, соответственно пропускная способность пористой перегородки возрастает незначительно - на 3%, а трудоемкость её изготовления возрастает гораздо больше - на 17%.
Подача очищаемого топлива во внутреннюю полость фильтрующих элементов обеспечивает лучшие условия для отвода задерживаемых на пористых перегородках твердых частиц, микрокапель воды и продуктов окисления, а пирамидальная форма этих перегородок, сужающаяся по направлению потока очищаемого топлива, обусловлена необходимостью обеспечения его продольного перемещения с постоянной скоростью вдоль поверхности пористых перегородок, что обеспечивает одинаковое гидравлическое сопротивление во всех точках этих поверхностей. В фильтрующих элементах одинаковое гидравлическое сопротивление достигается благодаря выбору соотношения их рабочих поверхностей 1:10, так как объем топлива, создающий продольный поток вдоль внутренней поверхности пористой перегородки и поступающего для очистки в дополнительный фильтрующий элемент, составляет 7 -10% от объема всего топлива, очищаемого в устройстве.
Использование в конструкции фильтрующего элемента нижнего основания вызвано необходимостью придания жесткости пористой перегородке и создания условий для соединения шестигранной внутренней полости перегородки с конической поверхностью патрубка для сброса части жидкости.
Рекомендации по обеспечению чистоты дизельного топлива при складских и заправочных операциях
Сохранение качества топлива является одним из условий, обеспечивающих надежную и безаварийную работу сельскохозяйственной техники. Важным показателем качества топлива является степень его чистоты, то есть содержание в нем механических примесей и эмульсионной воды. В отличие от других показателей качества топлива, формируемых на стадии его производства и, как правило, не претерпевающих резких изменений в процессе транспортирования и кратковременного хранения, эти показатели могут существенно изменяться в сторону увеличения при осуществлении транспортно-складских и заправочных операций. В то же время эти показатели оказывают очень большое влияние топливной аппаратуры и в целом двигателя.
Для удаления загрязнений из дизельного топлива можно использовать различные методы, основанные на химических, физико-химических и физических процессах.
Самый просто и доступный способ очистки и обезвоживания топлива -его отстаивание в гравитационном поле. Данную операцию можно осуществлять в серийно изготавливаемых резервуарах для хранения нефтепродуктов, которые выполняют функцию статических отстойников периодического действия, причем одновременно с водой из топлива удаляются и твердые частицы, поэтому очистка и обезвоживание топлива путем отстаивания находят широкое применение. Недостатком этого способа является длительность процесса очистки и обезвоживания топлива и его малая эффективность при небольших размерах твердых частиц и микрокапель воды. Во время отстаивания не следует доливать топливо в резервуар или выкачивать его из резервуара. Возможна выдача топлива из верхних слоев с помощью плавающего топливоприемника (рис. 5.3).
При отстаивании в наземных резервуарах из-за их неравномерного нагрева и охлаждения в топливе могут возникнуть конвенционные точки, препятствующие осаждению загрязнений. В заглубленных резервуарах условия для отстаивания более благоприятны, так как эти резервуары не испытывают воздействия солнечной радиации и практически не подвержены суточным колебаниям температуры.
Заглубленные резервуары также лучше защищены от внешних воздействий, менее пожароопасны, в них практически отсутствуют малые дыхания, что снижает возможность попадания в топливо атмосферных загрязнений. Однако стоимость установки заглубленных резервуаров выше, чем наземных, а контроль их технического состояния затруднен. Поэтому вопрос о способе хранения дизельного топлива должен решаться, исходи из конкретных условий на основе технико-экономического анализа.
Для предотвращения накопления фактических смол в дизельном топливе следует сократить время его пребывания в резинотканевых рукавах, которые являются основным генератором образования в нем фактических смол. По окончании заправки техники или перекачки при сливо-наливных операциях необходимо опорожнять рукава от дизельного топлива.
Универсальными устройствами для очистки топлива от твердых загрязнений являются фильтры, эффективность применения которых практически не зависит от свойств частиц и связана исключительно с соотношением этих частиц и размеров пор фильтрующей перегородки. На работу фильтров существенное влияние оказывают свойства очищаемого топлива (его вязкость, электропроводность, присутствие в нем поверхностно-активных веществ и т.д.)
Фильтрационные методы очистки дизельного топлива от механических частиц получили широкое распространение из-за ряда преимуществ фильтров по сравнению с другими устройствами для очистки топлива. Главные из этих преимуществ - стабильная тонкость очистки, отсутствие движущихся частей, простота эксплуатации.
Фильтрационные методы обезвоживания топлива отличаются от аналогичных методов удаления из него твердых частиц. Они основаны на использовании для отделения влаги пористых перегородок, которые могут изготавливаться из водоотталкивающих (гидрофобных) материалов, водопоглощающих (гидрофильных) материалов, а также из сочетания гидрофобных и гидрофильных волокон. В первом случае пористая перегородка, пропуская только топливо, является непроницаемой для эмульгированной в нем воды, которая остается на поверхности этой перегородки. Во втором случае материал пористой перегородки в процессе фильтрования топлива интенсивно впитывает эмульсионную воду до полного насыщения. В третьем случае происходит последовательное укрупнение микрокапель воды вследствие их коагуляции при взаимодействии с волокнами пористой перегородки и выпадение укрупненных капель из потока топлива.
Недостатком использования гидрофобных перегородок является блокирование микрокаплями воды пор перегородки, что препятствует прохождению через них очищенного топлива. При использовании гидрофильных перегородок ресурс их работы ограничен временем до полного насыщения перегородки влагой и зависит от габаритных размеров устройства. Коагулирующие перегородки, сочетающие гидрофобные и гидрофильные волокна, являются многослойными и имеют значительные габаритные размеры, а эффективность их работы в значительной мере зависит от скорости потока топлива, его вязкости и плотности, наличия в нем смолистых веществ и т.п.
Из перечисленных конструкции фильтров-водоотделителей наиболее простыми по устройству, малогабаритными и имеющими высокую водоотделяющую способность являются устройства с гидрофобными перегородками.
Перспективным методом очистки дизельного топлива является применение фильтрующих перегородок с обеспечением их периодической или непрерывной регенерации. При этом желательно осуществлять непрерывную регенерацию гидрофобной фильтрующей поверхности с использованием гидродинамического эффекта, что позволит отказаться от дополнительных приспособлений (продувочных, промывочных и механических устройств), применение которых неизбежно при проведении регенерации поэтапно на отдельных участках фильтрующей поверхности. При этом блокирование гидрофобной поверхности микрокаплями воды не будет происходить благодаря их удалению с этой поверхности под воздействием гидродинамических сил.
Перспективным направлением совершенствования гидродинамических фильтров является применение каскадной схемы очистки топлива. Если при использовании единичного гидродинамического фильтра очистке подвергается не более 70 - 90% очищаемого продукта, то при двухступенчатой установке этих фильтров объем очищенного продукта составит 97,3 - 99%.
Использование гидродинамических фильтров-водоотделителей позволяет устранить основной эксплуатационный недостаток фильтров традиционной конструкции - необходимость периодического прекращения процесса очистки для замены или промывки фильтрационных элементов. Фильтрующую перегородку в устройствах для очистки дизельного топлива целесообразно изготавливать из пористого наноматериала, который обеспечивает одновременное эффективное удаление из дизельного топлива механических примесей, эмульсионной воды и фактических смол.
Организационные и технические мероприятия, проводимые с целью обеспечения чистоты дизельного топлива при его транспортировании, хранении и заправке сельскохозяйственной техники, являются важным звеном в деле рационального использования топливо-энергетических ресурсов.
Эффективность в борьбе за чистоту дизельного топлива достигается повседневным контролем за исправностью средств хранения, транспортирования, заправки и очистки и правильной их эксплуатации.
Комплексный подход к решению проблемы чистоты дизельного топлива обеспечивает повышение надежности сельскохозяйственной техники, что является практическим осуществлением требований Федерального Закона №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», направленных на бережное и рациональное использование топливо-энергетических ресурсов страны.
