Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования 8
1.1. Требования, предъявляемые к дизельному топливу для сельскохозяйственных машин 8
1.2. Общая характеристика загрязненности дизельного топлива 9
1.2.1. Характеристика загрязненности дизельного топлива механическими примесями при эксплуатации сельскохозяйственных машин 9
1.2.2. Общая тенденция загрязненности дизельного топлива водой 15
1.3. Влияние загрязненности топлива на работоспособность топливных систем машин 19
1.4. Влияние пониженных температур на свойства топлива 23
1.5. Обеспечение работоспособности машин в условиях низких температур
1.5.1. Способы пускового подогрева 26
1.5.2. Фильтрационная очистка топлива 28
1.5.3. Фильтрующие материалы 29
1.5.4. Фильтрующие элементы 31
1.6. Основные характеристики топливных фильтров 33
1.7. Выводы. Цель и задачи исследования 36
2. Теоретические предпосылки совершенствования топливных систем сельскохозяйственных тракторов, эксплуатируемых в условиях низких температур 38
2.1. Схема модернизированной топливной системы 38
2.2. Анализ эффективности очистки топлива 39
2.3. Анализ процесса подогрева топлива 42
2.3.1. Процесс подогрева топлива в системе 43
2.4. Теоретическое обоснование выбора элементов подсистемы подогрева топлива 47
2.5. Теоретические предпосылки разработки фильтра грубой очистки топлива с подогревом 51
2.5.1. Описание конструкции фильтроэлемента с подогревом 51
2.5.2. Теория фильтрации топлива в фильтроэлементе новой конструкции.. 54
2.5.3. Теоретическая оценка эффективности и ресурса фильтра новой конструкции 57
2.6. Выводы и задачи экспериментальных исследований 62
3. Методики экспериментальных исследований 64
3.1. Объект и предмет исследования 64
3.2. Методика определения характеристик пористой структуры фильтрующего материала 66
3.2.1. Определение коэффициента проницаемости 66
3.2.2. Определение пористости 68
3.2.3. Определение размера пор 70
3.2.4. Методика исследования гидравлических свойств фильтроматериалов и фильтров 72
3.3. Методы оценки чистоты дизельного топлива 74
3.3.1. Определение счетной концентрации частиц загрязнений в топливе... 74
3.3.2. Методика определения содержания воды в топливе 76
3.4. Методика определения дисперсного состава загрязнений 78
3.5. Методика оценки эффективности очистки 80
3.5.1. Определение полноты отсева загрязнений 80
3.5.2. Определение тонкости очистки 82
3.6. Методика эксплуатационных испытаний 84
3.6.1. Выбор объекта исследований 84
3.6.2. Методика натурных тепловых испытаний модернизированной топливной системы машины 87
3.6.3. Методика оценки эксплуатационного ресурса и грязеемкости топливных фильтров грубой очистки 90
3.7. Выводы 90
4. Результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний 92
4.1. Параметры пористой структуры нетканого иглопробивного материала 92
4.1.1. Проницаемость 92
4.1.2. Распределение пор по размерам 93
4.1.3. Результаты гидравлических испытаний топливного фильтра новой конструкции 96
4.2. Сравнительная оценка эксплуатационной загрязненности топлива механическими примесями при штатной и усовершенствованной топливных системах 99
4.3. Сравнительная оценка обводненности топлива серийной и модернизированной топливных систем 107
4.4. Результаты натурных испытаний топливной системы с подогревом... 109
4.5. Результаты исследования эффективности фильтра грубой очистки 111
4.6. Результаты сравнительных ресурсных испытаний топливных фильтров 112
4.7. Оценка влияния модернизированной топливной системы на надежность машин 115
4.8. Выводы 122
5. Рекомендации производству по модернизации и эксплуатации топливных систем тракторов при низких температурах 125
5.1. Общая характеристика предлагаемой модернизации 125
5.2. Выбор параметров элементов модернизированных топливных систем, обеспечивающих дополнительный подогрев и грубую очистку топлива
126
5.2.1. Выбор фильтра тонкой очистки топлива 126
5.2.2. Выбор основных геометрических параметров фильтроэлемента для ФГО 129
5.3. Пример реализации методики модернизации топливной системы трактора 132
5.4. Рекомендации по эксплуатации модернизированных топливных систем тракторов при пониженных температурах 138
5.4.1. Режимы работы топливной системы с подогревом 138
5.4.2. Рекомендуемые дополнительные регламентные работы при техническом обслуживании модернизированных топливных систем тракторов 139
5.5. Оценка экономической эффективности предлагаемой модернизации топливных систем сельскохозяйственных тракторов 141
5.6. Выводы 143
Общие выводы 146
Литература
- Общая тенденция загрязненности дизельного топлива водой
- Теоретическое обоснование выбора элементов подсистемы подогрева топлива
- Методы оценки чистоты дизельного топлива
- Сравнительная оценка обводненности топлива серийной и модернизированной топливных систем
Общая тенденция загрязненности дизельного топлива водой
Сельскохозяйственные машины различного назначения, оснащенные дизельными двигателями, в качестве энергоносителя используют дизельное топливо, которое подается в цилиндры двигателя с помощью топливных систем, включающих топливные баки, трубопроводы, топливоподающие устройства, насосы высокого давления, фильтры и форсунки.
По существующему на настоящее время ГОСТ 305-82 в России выпускают следующие марки дизельного топлива (в зависимости от условий применения): Л - летнее, 3 - зимнее, А - арктическое. Топливо Л предназначено для применения при 0 С и выше; 3 - при -20 С и выше (для холодной климатической зоны); А - при -50 С и выше. По содержанию серы дизельное топливо делят на два вида: I - не более 0,2 % (масс); II - не более 0,5 % (масс.) для марок Л и 3, и не более 0,4 % (масс.) для марки А.
Присутствие воды и механических примесей в дизельном топливе, согласно указанному стандарту, не допускается. То есть топливо должно быть «чистым». Однако в связи с тем, что абсолютной чистоты нефтепродуктов добиться практически невозможно, предусмотрены классы чистоты. Каждому из классов соответствует определенное количество механических частиц опреде-ленного размера, содержащихся в 100 см жидкости (ГОСТ 17216-71).
Так, например, 6-й класс чистоты предусматривает не более 1000 шт. частиц размером 5... 10 мкм; не более 500 шт. размером 10...25 мкм; 50 шт. -25...30 мкм и лишь 8 шт. свыше, тогда как 12-й класс соответственно 6300 шт.; 31500 шт.; 3150 шт.; 400 шт. размером 50...100 мкм и 50 шт. -50... 100 мкм. Массовая концентрация загрязнений должна составлять 0,0032 %. Допустимый предел загрязненности топлива составляет 0,005 % (ограниченный чувствительностью методики по ГОСТ 6370-83). При такой массовой концентрации количество частиц в каждой размерной группе удваивается, а это уже 13-й класс чистоты. Массовая концентрация загрязнений в топливе косвенно характеризует их опасность с точки зрения влияния на работоспособность машины, т. к. даже при малой концентрации число частиц, размер которых соизмерим с рабочими зазорами в механизмах систем, исчисляется миллионами штук [12, 27, 33, 47, 86].
Чувствительность применяемого метода (по ГОСТ 6370-85) позволяет также определить содержание воды в дизельном топливе, которое должно находиться в пределах 0,025...0,03 % (масс).
Предположительно, для обеспечения безотказной работы прецизионных деталей топливных систем из топлива, проходящего через зазор в прецизионных парах, следует удалять частицы загрязнений размером более половины величины этого зазора [53]. Но, так как масса, габаритные размеры и стоимость очистителей увеличиваются в геометрической прогрессии, выполнить это требование в настоящее время затруднительно. Поэтому на практике принимают, что если в топливе отсутствуют частицы такого размера, то оно обладает удовлетворительной чистотой и может использоваться в машинах [33]. Исходя из сказанного, номинальная тонкость очистки моторного топлива при заправке дизельной техники не должна превышать 5 мкм, а абсолютная величина этого показателя - 10 мкм [100].
В дизельном топливе не должна содержаться вода (растворимая и свободная), а также органические вещества в виде смол, асфальтенов и бактерий [28,47].
Практика эксплуатации машин сельскохозяйственного назначения, а также многочисленные научные исследования в этой области показывают, что реальная загрязненность дизельного топлива намного превышает требуемые стандартные характеристики загрязненности [9, 28, 67, 86, 115,].
Статистика отказов по типам сельскохозяйственных машин показывает, что на их топливные системы приходится до 50 % отказов. Одной из причин, снижающих заложенный ресурс топливных систем, является высокое загрязнение топлива механическими примесями, поступающими к их трущимся парам [7, 12, 47, 56, 86, 115]. Требования, предъявляемые к чистоте топлив, должны неукоснительно выполняться нефтеперерабатывающими заводами и соблюдаться потребителями. Однако исследования, посвященные комплексному изучению процессов загрязнения дизельных топлив, проведенные В.И. Барышевым, М.А. Григорьевым, В.П. Коваленко, К.В. Рыбаковым, Э.И. Удлером и др. [10, 28, 86, 89, 105], показывают, что накопление загрязнений в них происходит практически на всех этапах их производства, хранения, транспортирования и применения.
Такая тенденция не меняется до настоящего времени, о чем свидетельствуют результаты более поздних работ [40, 43, 65]. И если на этапе производства топлива содержание загрязнений в нем находится в допустимых пределах ГОСТ-6370, т. е. до 0,005 % (масс.) и менее, то в процессе его транспортирования, хранения и использования загрязнения могут превышать норму в десятки и сотни раз [2, 3, 47, 70, 75, 87, 115 и др.].
Так, по данным ЦНИДИ, в дизельном топливе, поступающем к потребителю, обычным уровнем содержания загрязняющих примесей является 0,04 % масс, при среднем 0,01 %. А за время работы машины в запыленных условиях в баке ее обнаруживается загрязнений до 2,5 г на 1 литр топлива. Исследования гранулометрического состава загрязнений показывают, что он носит полидисперсный характер [25, 28...53, 54, 70, 30... 115, 104,]. Размер частиц загрязнений колеблется в широких пределах и в отдельных случаях может достигать 500 мкм. Однако распределение частиц по размерам обладает известной стабильностью. Так, до 95...98 % в нем составляют частицы размером до 40 мкм, и с увеличением размеров относительное содержание их значительно снижается (табл. 1.1).
Теоретическое обоснование выбора элементов подсистемы подогрева топлива
Эффективность фильтров, применяемых для очистки нефтепродуктов, оценивается такими показателями, как тонкость очистки - Й?О,95 ИЛИ do,5, представляющую собой размер частиц, 95 % или 50 % которых задерживается фильтром, и коэффициент полноты фильтрации ф как относительная масса частиц, задерживаемых фильтром. В работах Э.И. Удлера предложены формулы для расчета этих показателей [105, 106].
Тонкость очистки дизельного топлива является главной оценочной характеристикой качества очистки, и ее можно определить по формуле, связывающей этот показатель с коэффициентом проницаемости К пористого материала фильтра и пористостью [80 - 81, 105]:
Ресурс фильтра как время его эксплуатации до требуемой замены фильтрующего элемента также является важной характеристикой, определяющей материальные затраты на процесс очистки топлива от загрязнений. Фильтроэлементы требуют замены, когда их пористая структура забивается загрязнениями и их гидравлическое сопротивление становится недопустимым, нарушающим топливоподачу, приводящем к отказам двигателя машины.
Оценка реального ресурса фильтров до замены фильтроэлементов - достаточно трудоемкая операция, требующая длительных испытаний фильтров в эксплуатации. Поэтому при создании новых конструкций фильтров ограничиваются сравнительными стендовыми испытаниями с использованием искусственных загрязнителей, а теоретическое описание ресурсной характеристики фильтра строят на основании уже изученных закономерностей фильтрования загрязненных жидкостей, подтвержденных стендовыми испытаниями, описанными в работах Э.И. Удлера, М.В. Кадочниковой, А.И. Захарова, О.Ю. Обоянцева, B.C. Сарапина [37, 46, 65, 71, 96, 104]. Ресурсная характеристика фильтра представляет собой зависимость, описывающую изменение его гидравлического сопротивления АР от времени работы фильтра т. Имеющиеся результаты исследований топливно-масляных фильтров различных конструкций позволяют получить математическое представление ресурсной характеристики разрабатываемого фильтра.
Как уже отмечалось, главной особенностью конструкции предложенного фильтра является такая организация порового пространства фильтроэле-мента, которая обеспечивает самый благоприятный режим фильтрования топливных суспензий, приводя его к кинетике процесса с постепенным закупориванием пор. Для данного процесса в работах [105, 106] получено следующее математическое представление ресурсной характеристики фильтров, работающих по принципу постепенного нарастания перепада давления на фильтре АР при условно постоянном расходе топлива через фильтр V: В формуле (2.53) константа процесса фильтрования т включает все основные конструктивные параметры фильтра и характеристики процесса фильтрования. Для рассматриваемого фильтра, выполненного в форме полого цилиндра, эта константа имеет вид [106]: где Со - концентрация загрязнений в топливе; ф - коэффициент полноты фильтрации (очистки) топлива от загрязнений; dH и dB - наружный и внутренний диаметры пористого цилиндрического фильтроэлемента; X - эмпирический коэффициент реального процесса фильтрования; Рср - средняя пористость, 4%= 0,5( 0+(1-(1- ()) )), Я- высота фильтроэлемента.
Начальное гидравлическое сопротивление рассматриваемого фильтра определяется полученной ранее формулой (2.47). Заменив в этой формуле соотношение радиусов соотношением диаметров, а также умножив и разде лив правую часть (2.47) на In
Есть предположение, что любой фильтроэлемент предлагаемой конструкции будет иметь экстремум условного ресурса Т при конкретных значениях d для каждой степени обжатия пв, вне зависимости от заданной степени повышения давления Р, при работе фильтра по задержке загрязнений (механических примесей) в топливе. Это связано с тем, что увеличение d приводит к одновременному увеличению и уменьшению Р. На Рис. 2.4 представлен график зависимости Т =/( d) при вариациях пъ и характерном для топливных фильтров значении Р=\ [105]. Этот график можно рассматривать как номограмму для выбора конструктивного параметра d при заданном значении пв, определяющем требуемую тонкость очистки топлива при проектировании фильтров предлагаемой конструкции.
1. Предложена модернизация топливных систем сельскохозяйственных машин, включающих систему дополнительных подогревателей и фильтра грубой очистки новой конструкции, дополнительно выполняющего функции нагревателя топлива.
2. Наиболее полное представление о совместных процессах очистки и теплового кондиционирования топлива в топливных системах машин может быть получено на основе применения системного подхода.
3. Установлены системные закономерности процессов очистки и подогрева топлива топливной системой, включающей дополнительный нагревательный элемент и нагревательный элемент, встроенный в фильтр грубой очистки ФГО. Математически описаны закономерности разогрева топлива, учитывающие влияние каждого из нагревательных элементов на процесс теплового кондиционирования топлива системой в целом в эксплуатации при пониженных температурах (2.12), (2.23), (2.24), (2.30).
4. Разработана, теоретически обоснована и запатентована новая конструкция фильтроэлемента для фильтра грубой очистки топлива, одновременно выполняющего функции нагревателя топлива, который может быть использован в модернизированной топливной системе. Обоснован выбор нагревателя топлива.
Методы оценки чистоты дизельного топлива
Гидравлическая характеристика представляет собой зависимость перепада давления на фильтре (или фильтрующем элементе) АР от расхода очищаемой жидкости V.
В процессе лабораторных исследований определение гидравлических свойств средств очистки проводилась на имеющемся стенде, общий вид которого представлен на рис. 3.7, а гидравлическая схема стенда - на рис. 3.8.
Общий вид лабораторного испытательного стенда Стенд состоит из каркаса, на котором установлены две емкости для дизельного топлива (одна для подачи топлива в гидравлическую систему стенда, другая - для слива дизельного топлива в процессе исследований средств очистки); электродвигателя, насоса, трубопроводов, корпусов для установки фильтрующих элементов, образцовых манометров для замера давления на входе и выходе из корпуса фильтра, ротаметра. Испытания проводились на дизельном топливе марки Л ГОСТ 305-82 и режимах расхода топлива до 4 л/мин. Перед началом испытаний производилась очистка топлива с помощью серийных фильтров, имеющих номинальную тонкость очистки З...5мкм. Параллельно для определения производительности стенда проводилось тарирование ротаметра. Тарирование осуществлялось с помощью мерной емкости и секундомера при установившемся положении поплавка в трубке ротаметра.
В настоящее время наиболее широкое распространение получил способ определения счетной концентрации загрязнений в нефтяных топливах методом микроскопии, который основан на подсчете количества частиц загрязнений, осевших на дно кюветы из фиксируемого объема жидкости, с их после-дующим перерасчетом на 1 см объема исследуемого топлива. Недостатком этого метода является большая трудоемкость выполнения анализа, а также субъективность и невысокая точность.
Рис. 3.9. Анализатор механических примесей ФС-112/3 С целью повышения точности и сокращения времени проведения анализа, определения счетной концентрации загрязнений в единице объема нефтепродукта был дополнительно использован метод, основанный на применении анализатора механических примесей ФС-112/3 (рис. 3.9).
Анализатор предназначен для автоматического подсчета в пробах жидкости количества взвешенных частиц и их классификации по размерным группам на основе критерия интенсификации светорассеяния регистрируемых частиц, а также суммарного количества частиц в интервале от 5 до 500 мкм.
Конструктивно анализатор состоит из проточной стеклянной кюветы, осветительной системы, образующей в поперечном направлении кюветы ярко освещенную зону в виде узкой полосы света, фотодетектора, электронного блока обработки и регистрации сигналов. Частицы, взвешенные в жидкости, при протекании через проточную кювету в момент пересечения освещенной счетной зоны рассеивают импульсы света с амплитудой, пропорциональной их размерам. Последние воспринимаются и трансформируются им в электрические импульсы.
С выхода фотодетектора электрические импульсы после усиления поступают на вход амплитудного дифференциального анализатора. При этом электрический счетчик подсчитывает импульсы, амплитуда которых лежит в интервале между ними и верхними уровнями дискриминации, т. е. классифицируют частицы установленного интервала. Предельный интервал размеров частиц составляет 5...500 мкм; предельная концентрация частиц загрязне-ний - 200 шт./см ; предельное количество регистрируемых частиц - 999 шт.; предел допустимого значения относительно погрешности - ±5 %.
Анализ счетной концентрации загрязнений производился на уровнях дискриминации: нижнем - 01; верхнем - 99, что соответствует интервалу частиц от 5...500 мкм. Если количество частиц загрязнений превышает 200 шт./мл, то анализируемая проба разбавляется фильтратом дизельного топлива до требуемой концентрации.
Расчет счетной концентрации частиц загрязнений в пробе исследуемого нефтепродукта производится по формуле N = - \00, (3.6) /о где TVo - счетная концентрация частиц размером от 5 до 500 мкм в 1 см исследуемого нефтепродукта; fo - относительное содержание частиц размером от 5 до 500 мкм. 3.3.2. Методика определения содержания воды в топливе Содержание свободной воды в топливе определялось как разность между содержанием общей и растворенной воды по формуле ев общ раств где Ссв, С0бщ, Сраст - соответственно массовое содержание свободной (эмульсионной), общей (суммарной) и растворенной воды, %.
Общее содержание воды определялось по ГОСТ 8287 -83 гидрокальциевым методом, основанном на изменении объема водорода, выделяющегося при взаимодействии гидрида кальция с водой в результате реакции СаН2 +2Н20 - Са(ОН)2 +2Н2 Т . Количество выделившегося водорода замерялось газовой бюреткой, а количество прореагировавшей воды определялось расчетным путем.
Содержание растворенной воды определялось по кривым растворимости, построенным по трем точкам, полученным при трех различных температурах и 100 %-й относительной влажности воздуха. Для получения указанных зависимостей был использован прибор (рис. 3.10).
Сравнительная оценка обводненности топлива серийной и модернизированной топливных систем
Рабочий режим резко меняет общую картину концентрации загрязнений. По сути, перемешивание топлива в баке увеличивает массовое и счетное содержание частиц в 1,32...1,35 раза, перераспределяя счетную концентрацию их в размерных группах. Так, если частиц размером до 5 мкм в статическом режиме насчитывалось в среднем 11209 шт./мл, то в рабочем - 7466. В то время как в группе от 6 до 10 мкм - наоборот: в статическом их насчитывается до 7121 шт./мл, в рабочем - 9484 шт./мл. Подобная картина наблюдается и по другим размерным группам (табл. 4.2).
Обращает на себя внимание относительное содержание частиц загрязнений по группам (рис. 4.6). Так, в топливном баке при неработающей ма 102 шине «плавающие» частицы размером до 10 мкм составляют около 70 %, до 20 мкм - 21 % и около 9 % - крупные. В рабочем режиме - до 46 % содержатся частицы до 10 мкм, 43 % - до 20 мкм, около 10 % - до 30 мкм и лишь около 2 % - свыше 40 мкм. После отстоя топлива в нем 53...60 % содержится частиц до 10 мкм; 30...32 % - до 20 мкм; и 10... 15 % до 30 мкм и выше при штатном очистителе. Соответственно при модернизированном - 55...75 %, 20...40 % и 2...4 %. Отсюда следует, что конструктивные особенности ФГО практически не оказывают влияния на содержание загрязнений в топливном баке. Однако зимой «плавающих» частиц, попадающих в топливную магистраль, в 1,4...1,5 раз меньше, чем летом. Особенно заметно (в 3...4 раза) снижаются концентрации крупнодисперсных частиц в зимнее время. На наш взгляд, это объясняется тем, что нижние, донные и пристеночные слои топлива, имея повышенную вязкость, удерживают частицы, тормозя их всплытие.
Таким образом, установка модернизированного фильтра с навивным фильтроэлементом вместо штатного отстойника снижает содержание частиц размером свыше 30 мкм в 5 раз летом и в 4 раза зимой. Соответственно снижается и общее количество частиц в одном миллилитре топлива от 38000 шт. до 12000 шт.
Из полученных данных следует вывод о том, что, с одной стороны, чем выше вязкость топлива, тем меньше в нем частиц загрязнений, опасных для топливной системы машины. С другой - повышенная вязкость нарушает скорость истечения его по топливопроводам, ухудшает смесеобразование, повышает общий расход на единицу мощности и, что не менее важно, повышает перепад давления на фильтрах, о чем будет сказано ниже.
Предлагаемый вариант модернизированного фильтра-отстойника положительно влияет на работу фильтра тонкой очистки (табл. 4.5).
В этом случае массовая концентрация частиц загрязнения на выходе из ФТО сокращается в 1,7 раза, счетная - в 1,85 раза, тем самым увеличивается его эксплуатационный ресурс.
Достаточно содержательную информацию несет табл.4.6. Очевидно, что во всех представленных элементах топливной системы среднее и предельное значение частиц по размерам практически одинаково при значительной дисперсии. Подогрев топлива способствует уравниванию содержания частиц загрязнения в зимнее время его летнему содержанию.
Таким образом, из приведенных выше результатов исследований следует, что в штатной топливной системе подконтрольных машины в летний период на участке от фильтра-отстойника до фильтра тонкой очистки механические примеси в топливе по массовой концентрации составляют в среднем 0,0066 %, по счетной 36000 шт./мл топлива, в зимний период 0,0058 % и 24000 шт./мл соответственно.
На том же участке модернизированной топливной системы с новым ФГО концентрация примесей снижается в 2,0...2,5 раза независимо от сезона эксплуатации. По данному показателю предлагаемый вариант совершенствования фильтра грубой очистки значительно повышает чистоту топлива в сельскохозяйственной машине.
Из вышепредставленных таблиц 4.2...4.3 следует, что содержание воды в топливных баках в условиях эксплуатации машин может колебаться летом в пределах 0,0074...0,025 %, зимой - 0,0128...0,0315 % и зависит от режима их работы. В спокойном режиме, при неработающей машине «плавающей» воды в топливе в 1,82 раза меньше, чем при работающей. Более того, при эксцитативной работе, например, фронтального погрузчика на весьма коротком плече, содержание воды в топливном баке увеличивается на 10...17%. Особенно заметно она проявляется при низком уровне топлива в баке. Видимо, в этом случае в топливозаборную трубку поступает донная (подтоварная) вода. Зимой в пробах дизельного топлива, взятых из бака, содержание загрязнений снижается за счет меньшей запыленности воздуха, а содержание воды увеличивается за счет колебания температуры топлива и окружающей среды.
Из табл. 4.2...4.3 также следует, что при эксплуатации машин в летний период воды в топливе на выходе из штатного ФГО несколько больше, чем в баке.
Такое явление можно объяснить тем, что в момент пуска и первые минуты работы машины топливо, приходя в движение, увлекает за собой выхваченные из отстойной зоны фильтра частицы воды. Во время рабочего режима машины содержание воды в топливе практически уравнивается с ее содержанием в баке.
При установке в топливную систему машины нового ФГО в летний период эксплуатации машин содержание воды в топливе количественно мало отличается от ее содержания при штатном фильтре. В зимний период при включенном подогревателе на выходе из фильтра воды в 1,8 раза меньше, чем без подогрева, и близко к уровню содержания в летний период.
Степень обжатия фильтрующего материала на содержание воды в топливе заметного влияния не оказывает. В связи с тем, что вода является активным коагулятором, она способна объединять мелкие частицы механических примесей в крупные соединения и влиять на фильтруемость топлива. Поэтому в процессе испытания топливной системы рассчитывался коэффициент фильтруемости К$, характеризующий свойства фильтровального материала в зависимости от состояния фильтруемой жидкости. Коэффициент фильтруемости связан с коэффициентом проницаемости К и вязкостью v жидкости и имеет размерность скорости [56]
Из приведенных выше результатов исследования нетрудно заметить, что содержание воды в зимний период в стандартной топливной системе машин в 1,3 раза выше, чем в летний, тогда как в усовершенствованной в - 1,5 раза. Однако при включенном подогреве нового ФГО вода находится в естественном состоянии, не кристаллизуясь. Отсутствует и парафинизация топлива, что положительно сказывается на фильтрах тонкой очистки. Об этом свидетельствует визуальная их оценка.
Содержание воды в донной пробе топлива колеблется от 0,30 % до 0,90 % и более, что на порядок выше, чем в магистральном топливе. Снижению количества воды в топливе модернизированный фильтр грубой очистки способствует незначительно.
Таким образом, предлагаемый вариант фильтра грубой очистки топлива положительно влияет на повышение чистоты дизельного топлива на входе в топливную магистраль машины и на ресурс ФТО.
Натурные тепловые испытания экспериментальной топливной системы трактора МТЗ-82 проводились в зимний период (февраль 2010 г.) с целью подтверждения теоретического описания процессов разогрева элементов топливной системы в пусковом режиме машины. Испытания проводились по методике, изложенной в главе 3 (п. 3.6.2).
Всего было проведено три серии испытаний, в процессе которых при подаче на предварительный подогреватель и ФГО определенной мощности от бортовой системы электроснабжения трактора, после запуска двигателя через каждую минуту испытания снимались термометрически значения температур. Затем данные трех серий испытаний усреднялись и заносились на график, характеризующий динамику изменения температуры Т элементов топливной системы от времени разогрева т.