автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Исследование потерь топлив от испарения и разработкарекомендаций по их предотвращению в условиях эксплуатации авиационной техники

PF6 ОД

КИТВСЬКИЙ М1ЖНАРОДНИЙ УШВОРСИТЕТ

••;"] г'цишлыюТлвмцЛ

На tipr»iax рукопису

Бойчси*о Ceprift Banepiftonn'i

ДОСМДЖШШЯ ВТРЛТ ПЛЛИВА В1Д ВИПАРОВУВЛПНЯ ТЛ РОЗРОГ.КЛ РЕКОМЕИДЛЦ1Й ПО IX ЗЛПОБ1ГЛННЮ В УМОВЛХ ЕКСПЛУЛТЛЦ11 АВ1ЛЦ1Й1ЮГ ТЕХИ1КИ

Спец|длыпсть 05.22.14 "ЕксплуауацЫ noaiтреного транспорту"

АВТОРЕФЕРАТ дясергтацН вв здобупя вченого ступсЦя каящата техиивих паук

КяТв 1996

РоСотою е рукопис

Робота викоиана в Ки1вському м1кнародноыу ун1верситег1 цив1льно1 ав1ац11. '

Науков! кер1вники: чден-кореспондент HAH УкраЧни, доктор техн1чних наук, професор О.Ф. Лксьояов та доктор гехн1чши наук, професор В.П.Велянський

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор техн1чних наук, професор C.B. Чирков та кандидат техн1чних ваук Ю.В. Карел1н'

Пров1дна орган!аац1я: Державне д1дприемство

" Укра1на ТШ * Департаменту поМтряного транспорту

Эахист в1дбудеться " 26 " вересня 1S96 року о 16 годин! на вас1данн1 спец1ал1зовано1 вчвао! Ради Л 01.35.04. при Ки1 всякому и1хнародншу ук1верситет1 цив1льно! ав1ац11 ва адресов: 2S205Ô, Ки1в-58, прссаекг Космонавта Комарова, 1, кэрп.1, вовфереяц-еая.

S дисертац1ею ыолша овнайомитися в б10х1отед1 ШЩА. Автореферат .{юв1сдаикй " IQ " дипня 1B9Ô року.

Вчеый сещ>етар спец1аи180ван01 вчево! Ради доктор техн1чних наук

ЗЛГАЛЬНА ХЛРЛЮЕРИСгеКЛ РОВОТН

Дисертац1йне досл1джсння присвячене вириюшло актуально1 еколого-еко!юм1чно! проблеми: эабезпечення джерелами eneprlï нафтового походження для реактивних двигуя!в (РД) пов1тряних горабл1в (ПК) i двигун!в внугр1ишього згоршшя (ДВЗ) ав1ац18но! навемно! техн1ки та зниження впливу летких вугяеводшв частини ав1а«1йних вид!в палива, що вкларувалась. на чистоту атмосферного пов1тря.-

ЛКТУЛЧЬШСТЬ

Проблема вабезпечення джерялами еиергП двигун1в ПК i ав!а-ц1йно"1 наземной техн1гси в УкраМ е досить гострою 1 давно вийшла 8а меж1 екоком1чних, а лерейиа в сфери пм1ггичну, стратег1чну та сколоПчну. Загальний стан нагаого палиано-енергетичного комплексу (ПЕК) характеризуется тим, що ми обыскен1 як в ефективност! г.аф-топереробних завод1в (НПЗ), так i у власних запасах нафти. При внутр!шн1х потребах.40-45 млн. тонн на piK i сумарних потужносгях переробки до 60 млн. тонн на р1к, власний видобуток нафти не пе-ревищуе 5 млн. тонн sa р!к. При цьому глйбина переробки нафти на НПЗ складае всього лише 522. 3 1ншого боку, спостер!гаеться пос-т!йне зростання потреб в нафтових джерелах eneprlï. Цив1льна ав1-ац!я (ЦА) е одним з основних споживач1в паливно-мастильних мате-р1ал1в (ШМ). Тисяч! тонн р1вних ïx сорт1в щор1чно витрачаеться т!льки безпосередньо на виконання полъот1в. М1льйони тонн нафтоп-родукт!в (н/п) витрачае величеэннй эростаючий парк автомоб1льного транспорту, частина якого 8абе8печуе ц1 польоти. Анал1э х!мотоло-г1чних шлях1в (прискорення темп1в добувания власно! нафти та роэ-в1дка нових родовгац; 8б1льшения ступеня якост1 перерос .от нафти; опгим1вац1я якост! палива; эниження питомих витрат палива п1д час експлуатацП гехн!ки; ефекгивне та рац1ональне використання н/п; розробка та своечасне впровад,'.;ення альтернативних вид1в палива) вбалансоваиого розвитку виробництва га сложивання джерел енергП для РД та ДВЗ виявив, що найб1лып ефективним та реальним шляхом економП паливно-енергетичних pecypclB Укра1ни е 8апоб1гання втрат н/п в1д вицаровування (нев1дновних втрат). Структура втрат палива така: при сучасному споживанн! лИаковиы парком УкраТни 150 тис.тонн ав1екеросину на р1к втрати в1д випаровування склада-ють 7500 тонн на pi« (SX), з них втрати 8 реэервуарного парку -562 тис.тонн ( 75%), а паливних бак!в ЛА - 1125 тонн вдор!чно. При

наповмованн! паливозалравника ТЗ-22 в атмосферу витискуеться до 3 кг легколетючих фрагаЦй палива. А при 8аправц1 л1така ТУ-154 втрачаеться 6,2 кг пар1в палива. Загальн1 втрати в!д випаровуван-ня автобензин!в складаать 600 тис.тонн на р1к. ¡снуючим нормам природних втрат н/п потр1бне серйозне досл1дження та коригування. Пльки при ваправц1 одного автомоб1ля в атмосферу "вил!тае" бливько 60 г летких вуглеводн1в. Збиток, що завдаеться цими втра-тами, подягае не т!льки в вменшенн1 ц!нно1 вуглеводнево! сировини (економ1адшЯ аспект проблами), а й у негативному вплив! на навко-лишне середовище (вколог1чш1й аспект).

Проведен1 досл1ддення базуються на теоретичних та експери-ментальних работах Бродського 0.1., 1рисоваО.С., Чериик1на B.I., Константинова М.М., Вударова 1.П., Абувово! Ф.Ф., Гуреева 0.0., Брагкова 0.0., Черненка Е.С., Вас плешка В.Т. та багатьох 1нших вчених.

Еконсм1я палив еа рахунок скорочеиня втрат в!д виларовування дозволить отршувати народному господарству Укра1ни,' вокрема ав1ац1йн(й гавд-Л, додаткову к1льк1сгь ц1нно1 вуглеводнево! сировини без еростання обсягу переробки нафти 1 бее вб1льшення витрат на поглиблення процесу переробки сиро! нафти. А також гначно пониоить ступ1нь антропогенно! д!яльност1 при експлуатацП ав1ац1йио! техн!ки (AT) на чистоту навколишнього середовища в районах аеропорт1в (AI!), НТО, склад1в ПШ i т.д.

ПЕТО» ГОВОТН е вивначення втрат палива в1д випаровування та роаробка 1 обгрунтування методу Ix ениження в умовах ексллуатацП ав1ац1йно! техн1ки.

Ш'екГАШ Д0СЯ1ДШШ буди об ран 1 товарн! нафгопродукти, що виробляються нафтопереробною промислов1стю УкраЧни 1 8астссову-ються в ав1ац11 з даний час (реактквн! палива типу РП i ТС-1 ав1-ац1йний бензин марки Б-81\115, автомоб1льний А-76 та гавовий стаб!лышй бенвин).

ПРЕЙИШМ Д0аЛ1ДШШЯ е одна в найва*ишв1ших експлуатац!йних властивостей pien.tx вид!в палива - вииаровуван1сть та спричинен1 нею втраги. БагатозначуиЦоть'та суперечлив1сть предмету досл!д-ження эумовили ряд теоретичних 1 практичних вавдань. р1шення яких необх!дно для досягиення мети роботт

1. Ровробка методики досл1дження втрат písnoro палива в1д випаровуваиня п!д час збер1гання та при эастосуванн1 в паливному баку ПК.

2. Проведения иомпдексиих досл1джекь впливу ф1зико-х1м1чних влаотивостей палива та зовн1шн1х факгор1в на випаровуван1сть i втрати в резких умовах експлуатацП AT. -

3. Проведения порШгялького досл1дкекня величин« ' втрат палива в1д випаровуваиня в моделыш паливних баках га методом эастосуваная математично! модел1.

4. Розробка практичних рекомендации по eanoOiramm втрат палива в!д випаровуваиня в умовах експлуатацП ав!атехн1ки.

Для вир1шеиня цих завдааь використовувались методи аиал1ву ег1дно полояень стандарт1в 10227-86 для реактивних вид1в пачива, 1012-73 для ав1абенаииу, 2084-77 для автомобШного бензину, ТУ 39-1340-89 для газового бензину. Кр1м того, досл1дження проводились на спец1альних приладах та стендах, ровроблеШ в НДЛ-12, як1 дозволяюгь оЩшвати вшив pismix експлуагац1йних факторЗв на величину втрат. . .'

НЛУКОВА. НОВИЗНА .

1. Проведено комплексне досл1дак?ння впливу ф1зико-х1м1чних, тепло$1зичних властивостей ав1ацШшх ввд1в палива та вовн1шн1х фактор1в pa випаровуваиЮть 1 втрати палива при експлуатацП л1так!в та в пер1од травалого вбер1гання.

2. Експерименгалыю показано та п1дтверд*;ено реал18ованога на ЕОМ математично» моделлю польоту л!така, то сумарн1 втрати палив в1д випаровуваиня в баках ПК складаються з втрат на етапах набору висоти (947.) та гориэонтальяого польоту (6%). Величина втрат може досягати 7 X мае. (для реактивних вид1в палива). •

3. Вивначена 8аконам1рн1сть пронесу випаровуваиня в умовах продуву кр1вь шар палива р1вних raslB, яка 8умовлена сп!вв1дно-иенням швидкостей двох процес1в, що одночасно проходять: барботаж та ровчинення газу в об'ем1 палива.

4. Обгрунтовано метод економ11 i paúlопального використання р1вних вид!в ав1апалива шляхом запоб1гания втрат в1д випаровуваиня, а гакож розроблеШ в1дпов1ди1 практичн1 рекомендацН.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕНИЯ РОБОТН полягае в ровроОЩ лабораторного приладу . та методики вивначення к1льк1ских втрат паяива при 1м1туванн1 умов польоту л1така.

Комплекс не досл1дшшя дозволило поб,""вати як1сну (пор!вняльну) та к1льк1сну характеристики втрат паяива в!д випаровування.

. Роороблен i практичн! рекомевдацН у виг ляд! технологий та схем по залоб1ганню втрат палива 8 папивного бака п1д час польоту ПК, стоянки в АЛ, при ааправц! та тривалому вбер1гаин1 в реэервуар1.

РЕАЛ13АЦ1Я РЕЗУЛЬТАТ!В РОБОТИ

Розроблена методика оц1нки втрат р1вних вид!в палива в!д випаровування в . умовах польоту л1така використовуеться в науко-во-досл1дн1й лабораторП N12 кафедри "Х1м!я та ПШ" для проведения наукових дослХджень та в навчальному процес1 КМУЦА. Результати дисертац1йно1 роботи викорисговувались при розробц! рекомендац1й иодо эниження втрат палив в1д випаровування при технолог1чних операц!ях в Одеському ав!ац!йному п1дприемств1.

ГОТШКАЩ!. На основ! матер1ал1в дисертац!йно! роботи опубл!ковано 6 друкованих праць.

АЛР0БАЦ1Я .«BOTH

Положения дисертац!йно1 роботи були представлен! та. обговорювались на м1жнародя1й конференц!! "Роэвиток легкомоторно! ав1ацП" (Ки"1в, КМУЦА, 9-12 жовтня 1995 р.) та на XVI Зв1тн1й науково-техн!чн!й конференц!! ун1верситету за 1995 р!к (Ки1в, КМУЦА, 12-17 кв1тня 199В року), а також на галузевих науково-техн1чних сем!нарах.

СТРУКТУРА ТА ОВСЯГ РОВОТИ

Дисертац1я складаеться 1з вступу, п'яти розд!л1в, вак1н-чеиня, списку л!терагури (120 найменувань), 4 додатк!в.

Загальний обсяг робоги складае 230 стор!нок, 90 малюнк1в, 15 таблиць, 49 Сэрмул включно.

ЭМ1СТ РОБОТН

7 вступ! дано обгрунтування актуальной! 1 вибору теш, шр розглядаеться, II рол!, практичного еначення. Роакрито глобальн1 проблеми нафтоэаоезпечення у св!т1 та представлен! загальн! в!до-мост1 про стан ПЕК Укра'Ши, вокрема ав1ад!йно! галуз1.

Обгрунтовано найб!льш ефективний 1 ран!ональний илях економ! I р1вних вид! в ав1ац!йного палива. Визн§чено мету 1 завдання досл!дження.

У периоду розд1л1 на П1дстав1 праць з х1мотологП проведено ан«л1в шшх1в вир1шення проблеми забевпечення джерелами енерг11 двнгун1в AT. Подана загальна характеристика втрат нафтопродукт!в в1д випаровування в Укра!н1 в економ1чкому та еколог1чному аспектах. Ровглянуто теоретичн1 та експеряментальн! дос.л1дже1шя випаровуваносг1 та вграт р1зшх вид.\в ав1апалНва (роботи У. Слейбо, Я.I.Френкеля, С.Г.Бретинайдера, О.С.1рисова, О.О.Гуре-ева та inisnx вчених). На п1дстав! роб! г Ж.С.Черненка, В.Т.Василенка, В.М.Зрелова, О.О.Литвинова, И.О.Рибакова подано короткий анал!з еалежност1 те'хн1ко-економ1чних шказншйв AT в1д випаровуваност1 палива.

Проведено анап!в метод ¡в оцИши втрат палива в:д випаровування (роботи 1.П.Вударова, Г.Ф.Большакова, В.С.Яковлева, Э.0,Сабл1но1, М.Д. 1ванова, ). Анал1е економ1чного та еколопчпого аспект1в енергетично! проблеми в ав1ацП також подано в даному розд1л1.

Другая роад!л присвячений обгрунгуванню вибору об*ект1в дос-л1дження. Описано розроблен1 методики та устаткувадня для оц1ики втрат ав!алалнва в1д випаровування. Суть методики визначення HKlcHo'i характеристики втрат палива в1д випаровування полягае в досл1дженн1 основних ф1зико-х1м!чних та теплоф18йчних показник!в палива. як1 характеризують випаровуван!сть н/п эа стандартними . методами випробуваиь.

Визначення 8аконом1рностей впливу р18номан1тних фактор!в на втрати палива в!д випаровування в паливному баку проводилось на спец!ально створеному автором лабораторному прилад1, що дозволяв 1м1тувати (р певн1й Mlpi наближення) експлуатац1йн1 умори польоту л!така: 1) висота - 0-20 км; 2) швидк1сгь Шдйому ЛА на висоту -О-30 м/с; 3) температура - м1нус 30 - 200°С ; 4) Сп1вв1дкопення гавово! та р1динно! фаз в Д1апаоон1 в1д 0,25 до 9, що в!дпов1дае 80 1 10Z ваповнення паливного бака. Схема пряладу показала на рис.1. Прилад складаеться в випаровувальио! посудини, ' виготовле-но! а не1рдав1ючо1 сгал1, всерелин1 яко! рош1щено виларовувальну склянку mIctkIcth 100 мл. Склянка 8 досл1дною пробою под1ляе посудину ва дв! частини: нижню - паливну склянку та верхню - баро-- камеру. Накривка посудини оснащена дренажним роэгалуженням, яке складаеться а вакуумно! та дренажно! маг!страчей. Несбх)дне ров-р!дження пов!тря в випаровувальн!й посудин! створюеться ва лопо-

Рис.1.

Схема лабораторного приладу для досл1дження втрат палив в!д випаровування в р1вноман1тиих умовах експлуатацП

1 - газовий бадон; 2 - редуктор; 3 - тру(5опров1д дренажу; 4 - витратом)р; 5,1й,1б - кран; 6,7,И - ртутний термомотр; 8 - накривка я! штуцером; 9 - мановакууметр; 10 - вакуумкий трубопров1д; 12 - конденсатор; 1У - ртутний вакууметр; 14 - вакуум-насос; 17 - варюметр; 18 - висотом!р; 19 - абирапьна посудина; 20 - випаровувальна посудина; 21 - палйвний стакан; ?? - високотчмиературний блок; 23 - низькотемпературний блок

б

ногою вакуумного наносу, а ивидк1сгь розр1дження контролюеться спец1альним ав1ац1йним приладом - вар!омегром ВАР- ЗОМ. Щдтриму-вання задано! температуря палива забеепечуеться за доп'омогою тем-пературно-регулюючого елекгронного блоку (ГРЕВ), де еадана II величина л1дгримуеться автоматично 1 контролюеться при допомоз1 ртутних термометр!в. Швидк1сть продуву та витрат газу контролюеться стандартном ротаметром типу РМ-05. Тиск чи вакуум а 1 вуаль но контролюеться ргутним та механ1чним мановшсууметрами. Для досл!д-ження впливу стану поверхн 1 випаровува-шя та самого палива, а також природи газу, що продуваеться, на величину втрат використо-вувалась дренажна маг!страль приладу (шляхом продуву об'ему палива !м!тузався "збуджений" стан поверхн! випаровування).

В основу оц1нки величини втрат покладено насовкЯ метод. Як1сть вим!рювань визначалась значениям в1дносно! похибки в межах 3-7 % (що в1дпов1дае досл1джеяням з обмеженим числом вим1рювань. (до5)).

Для оц1нкл точност! розроблекого методу та в1рог1дност1 даних використовувалась методика вивначення втрат на модельних баках ( в масштаб! 1:50).

Вивчення впливу конструкцП дренажу на величину втрат в1д випаровування проводилось ва спец!ально розробленою методикою на посудинах э кап1ляреш р!зного д1аметру (0,25 - 40мм), суть яко! вводилась до масово! чи об'емо! оц!нки даних- досл1ду.

У третьему ровд1л1 подан! результата досл!дження ф1вико-х1м!чних та ■ теплоф!вичних властивостей об'ект!в досл!дження. На п1дстав1 цих даних складено як!сну характеристику втрат палива в1д випаровування.

Виэначено залежн!сть величини втрат в1д к!льк1сного складу в палив1 низькокиплячих фракц1й. Динам1ка 8м1ни ф1вично! стаб1ль-ност1 вуглеводневих вид1в палива п1сля введения в них пропан-бутану показана на рис.2. ' ( температура 20°С, атмосферний тиск, (1отв._ 1.6 мм ). Ця я эаконом1рн!сть перев!рена зворотн1м експериментом, тобто введениям до палива б1лыв валкого компоненту (див. рис. 3).

Результати досл1джень виявили залежн!сть величини втрат в1д конструкцП дренажного отвору. Граф!чне вображення ц!е! закспо-м!рност! покавше на рис.4.

В результат! експериментальних дослГджень впливу аовн1;щ1х

100. 90 80 70 60 50 40 30 20 10

V, CU3

К

1 3

\

\

V

ч 2

-

V

1

8 lü 12 14 Рис.2.

16 18 20 22 24 Тривал1сть, год

1

u.

80 70 60 60 40 30 20 10

Вих1д летючого компоненту 8 шару палива РП при р1вному глисту його у сум1ш1.

- при сп1вв1дношенн! 6:1; 2 - 1:1; 3 *- 1:2

X мае.

1 / 2

____

/ , 3_____

//

trs^

0,5

1,0

1,5 2,0 Довготривад1сть, год

Рис .3.

Втрати газового бензину (Q) в 8алежност1 в1д концентрацП валкого компоненту у сум1и 1 (t-45°C, d0lB.- 72 мм)

^Газовый бензин; 2-сум1ш 1:1; 3-етилацетат(С4Не0г.р-896кг/м3)

фактор1в на втрати в1д випаровування в умовах польоту л1така "отриман! залелшоcri: а) вЗд висоти горизонтального

польоту (рис. 5); б) в!д Температури палива (рис. 6);

в) в1д ступени заправки паливного бака (рис. 7).

3 деяким наблюдениям виэначена математ'ична 1нтерпретад1я к1нетики випаровування в умовах piзних температур. Опрацювання результата експерименту проводилось га дог.эмогою такого матема-тичного апарата, як пол1ном, який надае мсмлив1сть апроксимувати дан! по методу iiamemm квадраг1в на ЕОЫ у середопищ1 пакету MATHLAB for WINDOWS. Такий анал1з виявив, що функц1я мае пел1н1й-ний характер, при цьому ця нел1н1йн1сгь другого порядку, я ir/ в анал!тичному ви,ляд! можна записати так:

S(T) - 0,0002t2 + 0,0046t + 0,0338 (1)

В1дзначена под1бн1сть терм!чних валежностей Ps - f(T) та <3 - f(T), и,о св!дчить про точн!сть такого показника, як тиск насиченоК пари.

Результата досл1джень даного розд1лу дали п!дставу для побу-дови узагальншчо! характеристики тепломасообм!нних пронес1в та втрат палива в паливному баку в залежносг1 в1д задаиого проф!лю польоту (див. рис.8, (без урахування перем1шування палива)). MexaHisM походження втрат такий: 1з 8б1лыпенням висоти польоту. внасл1док вмешеиня атмосферного тиску, пов!тря 8 парами палива черев дренгш виходять 8 баку. Для п1дгримки р!вновашого стану маса napiB палива у газов1й фаз! буде Шдтримуватись пост1йною величиною, а сумарн1 втрати - 8б1льшуються. В умовах горизонтального польоту випаровування палива в баку под1бне (в деяк1й Mipl) процесу випаровування р!дини у вакуум 1. На етап1 з,1иження ПК атмосферне пов1тря ваходить в .паливний бак, що яначить в1дсут-н1сть втрат. Встановлено, пр сумарн! втрати палива в1д Еипарову-вання у баках ПК складаються is втрат на етапах набору висоти 1 горнзонтального польоту л1така 1 можуть досягати 4 X мае. (данi одержан! ва лабораторному прилад! при t>15°C, Н-12км, довготрива-лост1 польоту 90 хв. та в урахуванням перем!шування палива);

Четвертой розд!л присвячений досл!дженню масообм1нних прйцес1в у паливних баках ПК при продув! р1зними газами так як можливим методом эапоб!гшшя втрат в1д випаровування може бути гермети8ац1я паливного баку 8 продувкою надпаливного простору для видалення пар!в. Випаровуван1сть пачива е функц1ею р1вних експлу-атап1йних фактор 1 в (гиску (Р); температури (Т); наявисст) ропи-

9

О 0,5 1.0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

10 20 30 40 Д1аметр, мм

1

4

Рис .4.

, Залежн1сть величины втрат палива (б) в1д д!аметра дренажного отвору

Б-61/115 (120°С); 2 - Г.Б.(50°С); 3 - А-76 (60°С); реактивн! палива (120°С)

в, X мае. 2.0

•

3

2

1

1,5 1.0 0,5 0

8 10 12

Висота, км

Рис.5.

Залежн1сть величин» втрат в1д випаровування реактивиих вид1в палива (б) в1д висоти польоту

1 - 15° С ; й - 45° С; 3 - 100° С Ю

G, % мае.

2,0 1.5 1.0 0,5 0

/ А

-20 -10 О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Температура, °С

Рис • 6.

Терм1чна валежн1сть величини втрат в1д випаровування (3) палива ТС-1 га РП на висот! 12 км

0, % масс. 10.0

0,25 0,5 1,0 1,5 3,0 4,0 5.0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

Сп1вв1дношення Vn/V*

L.

100 80

40

. 10 О Ступ1нь заправки, X

Ряс .7.

Динам1ка бм1ни величини втрат палива в1д випаровування в эалежност1 в1д сп1вв1дяошення VVV,* (ступеня валравки паливного Caica) 1 - РП, ТС-1; 2 - В-91/115

is

со

200 О 0.3

0.2

0.1

15°С

—у'О 5°С

-20°С

0.5

1.0

1,6

Рис.8.

2.0 2.5 Гривал1сть, год.

ТешгомасгюСм1нн1 процеси в паливному баку в валежносг! в1д вздшгого про<Ялю польоту л!така.

нених газ1в; в!брацП та перем1шування пая ива (К); коиструкц1йний (Кк) та часовий (Кч) фактори) :

I - f(T; Р; К; Kii; Кч) (2)

Для вивчення механ18му продуву та г,оливу природи газу па величину втрат були вибран! так! гази як пов!тря, аргон, гел1й, метан, пропан-бутан. На рис.9 подан1 результат« досл!джень впливу швидкост! продуву та природи газу, до продуваеться кр!зь об'ем палива. Визначена законом!рн!сть процесу внпаровування в таких умовах, яка зумовлена сп1вв1дношенням швидкостей. двох процес!в, що одночасно проходять (барбот'аж та розчинешш газу ' в об'ем1 палива) :

V - f(W6/Wp) СЗ)

А вв'язок витрат газу та його розчишйсть в об'ем! р1дини при продув1 8 достатньою гочШстю иски а описати р1вкянням:

. С^ Vr/t - S -H -Ф / t, де (4)

S ~ поверхня внпаровування-, H' - висота шару piдики; Ф - газонасичен!сть-, t - час перебування газу в об'ем! палива.

Кр1м того, виэначено, щр при продув! надпаливного простору втрати зб1льшуються i не'залежать в1д природи газу, щр продуваеться. А величина втрат при продув! надпаливного простору менша в середньому у 2 рази в пор!внянн! а продувом кр!зь об'ем палива.

Експерименталько доведено, цо дан!, отриман! на лабораторному пристро! та на модель них паливних баках в статичних умовах мають досить точне пор1вняння (розходжешш не б1льше, як 0,b Z для палива РП та не б!льше 2 X для ав!абензшу). Кр!м того, дослужена залежн1сть втрат палива в!д геометричних розм1р1в бака при продув! надпаливного простору. Втрати палива зм!нюються пря-мопропорЩонально зм!н! ширини бака, а зм!ни величини втрат при зб!льшенн! довжики та висоти бака характеризуются кривол!н1йною залежн1стю.

Розроблена математична модель та досл1джен1 втрати палива п паливному баку ПК при заданому проф!л! польоту, В основу модел1 покладен! ро'зрахунки параметр1в атмосфери в1дпов!дно до стандартно! атмосфери, р1вняння Менделеева - Клапейрона, закону Дальтона та до основних положень класиччо'1 теорП внпаровування вуглевод-невих р!дин. Програмування модел1 проводилось sa допомогою адго-ритм1чно! мови TURBO BASIC (блок-схема алгоритму програми покапана на рис.10). Розрахунки показали, що величина втрат може дося-гати 7 % по мае! палива РП. Ровходженпя результат^, отриманих па

13

G. % мае.

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1.0 0.5 0

1 f~

/

У /

7- 3

4

/

2 4 б 8 10 12 14 16 Швидк1сть продуву, л/год

Г'ис .9.

Вплив швидкост! продуву на величину втрат (6) п1д час продувки кр1эь шар палива РП р18ними газами

1-Пов1тря та аргон. 2-Гел1й. З-Метач. 4-Пропан-бутан

е. х:

120 160 . Ро8м1р Саку, см

Fitc.ii.

Втрати палива (Q) в валежюст! в1д розм!р!в баку куб1чно! форми

1- продув на Н " 1С) IM '

прогярД J годнни та остаточному вироблеин! палива; t. - 30 С. 2 - продув - " - ; Н - 0 км, t - 20°С

Рис.10.

Блок-схема алгоритму программ розрахунку втрат палива в умовах польоту

1 —12 13 14

Рис.18.

Система вапоб1гання втрат палива в1д випаровування в умовах польоту л1така

*

1 - двигун; 2 - трубопров1д наддування; 3 - пов!тряний ф!льгр; 4 - редукцШий клапан; 5,14 - вворотн1й клапан; 6 - вапоб1жний клапан; 7 - теплообм1нник; 8 - вх1Дний штуцер; 9 - недпаливний прост1р бака 10; 11 - трубопров1д дренажу; 12 - кран; 13 - жиклер; 15 - допом1жний трубопров1д; 16 - пов1трозаб1рник

лабораторному пристро!, модельних баках 1 розрахунковим методом не перевищуе 5 X, що св!дчить про мсшшв!сть використання цих даних в умовах експлуатацП реальних паливних бак1в ЛА.

П'ятий розд1л присвячений розробц1 та обгрунтуванню практич-них ваход1в щодо залоб1гання втрат палива в1д випаровування в умовах польогу ПК, довготривало! стоянки ЛА, 8бер1гання в рееер-вуарних емкостях (за адсорбц!йно-десорбц1йним принципом). а такой п!д час проведения ваправки (дозаправки) транспортних засоб1в. Розглянуто масообм!нн! процеси, що в1дбуваються в паливних баках ПК реальних розмП п!д час продуву надпаливного простору. Зм1на величини втрат 1з ь61льшенням розм1р1в баку куб1чно! форми пока-вана на рис.11. Визначено, що втрати палива при використанн1 продувки пов1трям небагато 61льш1 п1д час польоту без продуву.

На п!дстав! проведених досл!джень обгрунтовано метод запоб1-гання втрат палива в1д випаровування в паливному баку в умовах польоту л1така. Схема тако! системи покавана на рис.12. Суть роботи тако! технологи полягае в 8апоб1ганн1 втрат шляхом герме-тиэацП паливного бака та продуву надпаливного простору забортним пов1трям в подальшою утил18ац1ею пар1в у камер! вгорання двигуна. Джерелом продувочного пов!тря ноже викорисговув'атись пов!троза-б1рник або компресор двигуна. В1дзначено, до тиск в баку Ре повинен в1дпов1дати сп!вв!дношенню:

Рб - Ра + Риал > Рг + Рк. Де " (5)

Ра - атмосфера тиску на висот1 польоту; Рнад - тиск наддуву в баках; Ръ - тиск насичено! пари при температур1 палива в баку; Рк - кав1тац1йний валас. П1дкреслено, що даяий спос!б використо-вуеться ще й для вир1шення 1ншого важливого вавдання - п1двищення пожр«0вибухонебе8печност1 паливно! системи ПК.

Таким чином, проведен! теоретичн1 та експериментальн! дос-л!дження стали основою ыожливост1 запоб1гашя втратам палива в умовах польоту л1така ва допомогою герметив^И па-явного баку та продувки надпаливного простору.

Ос новн! висновки:

1. Встановлено, що в УкраТн! випаровуеться та викидаеться в атмосферу б1льше одного м!льйона тонн р1зних вид!в палива. 3 них 500 тис. тонн авгомоб1льних бен8ин1в та б!ля 300 тис. топн. дизельного та реактивного • палива.

£3. Остановлено, що на сучаскому етап! розвнтку. паливно-енергетнчного кошлексу УкраЧнн запоб!гання втрат нафтопро-дукт1в е найб1льи ефективним наярямком 1к екононП та ран!опального використашя.

3. Розроблено методику 1 створено лабораторне обладнання для вивначеиня к1льк1снш< втрат р1зних вид!в ав1ац!йного палива в

. уиовах, максимально наближених до реального польоту л!така. Ро8робка викорнстовуеться в НЩЛ-12 та в учбовому процес!

• Кн1всы»го кФшародкого ун1верситету цив!льно1 ав!ацП на кафедр1

' " Х1м1я та ШМ

4. Вперые подано к1льк!сну оц1нку втрат палива в!д . випаровування п!д час польоту л1така. Встановлено, що:

а) суиарн1 втрати (при температур! палива 15°С, висот1 12 км, довготривалост! 180 хв) можуть досягати для реактивних вид1в палива 7 % мае., ав!ац1йного бензину марки Б-81/115 - £5 X мае.;

б) ооновн1 втраги (до 94 %) вшшкають на етап! набору висоти, а б1ля 6 % втрачаеться на етап! горизонтального польоту;

в) при 8б!льшенн! швидкоп1дйомност! л!така втрати вменщушъся, а сумарна 1х величина залишаеться не8м!шгов;

г) ш1на температуря вЗд - 20 до 100°С обумовлюе зростання втрат палива в умовах горизонтального польоту на висот1 12 км у 18 раз1в;

д) еб!лыпення висоти горизонтального польоту 8 8 до 12 км при температур! палива РП 1б°С приэводить до зростання втрат в 5 раз.

5. Визначено втрати палива в валежност1 и!д геометричних розм1р1в бака, ступеня ваправки, конструкцП дренажного отвору:

а) при зб1льшенн1 довашни бака в 2 ра8И втрати палива вростають в 1,6 раз1в;

б) при 8меншенн1 ступеня наповненост! бака у 8 ра81в величина втрат зб!льшуеться у 35 раз!в;

в) Еб!лыпення д1аметра дренажного отвору 8 0,5 до 40 мы приводить до зростання втрат палива РП майже в 10 раэ1в (1Пал"15°С).

6. Досл.1джено к! нетику випаровування палива в статичних та динам!чних умовах. Встановлено, що: . •

а) втрати палива РП в статичних умовах на вемл! при Ь - 20°С, ступен! ваправки 80% та тривалосг1 досл1ду Юхв складають 0,01%;

б) величина втрат на висот1 12 км та 1нших однакових умовах яб)льшуеться у 20 раз1в;

в) втрати на вемл1 п!д час продувки кр1зь шар палива 8б1льву-ються майке у 200 pasiB, а на висог1 12 км - в 400 рав1в;

г) втрати при продув! надпаливного простору не залежать в!д природи продувочного газу 1 в 5 раз1в менш1 за величину при продув! шару палива (висота 12 км. t - 15°С, ступ!нь заправки 80 X).

7. Розроблено математичну модель для розрахунку масообм!нних процес!в та втраг палива в умовах польоту л!така.

8. Розроблено комплекс практичних рекомендац!й шддо запоб!-гання втрат палива в!д випаровування п!д час збер1гання, транс-портування, заправках та перекачках. Суть роботи поданих техиоло-г1й поля ras у використанн1 замкнутих систем,не зв'язших з атмосферою,що sanoôlras втратам та негативному впливу пари. Теоретичн! положения використовуються в Одеському ав1ац!йному п!дприемств1.

9. Подано систему паливоживлення ав!адвигуна, Я1са забезпечуз 8апоб1гання втрат палива в!д випаровування п!д час польоту л1така. Суть П роботи полагав у виведенн1 пари 1в надпаливного простору шляхом продуву забортним пов!трям та наступною утил1зац!ею в камер! 8горання двигуна.

За ыатор1аламн дисортац!Ï о1губл!козан1 так1 роботи:

1. Бойченко C.B. Газор!динне пальне - спос1б Еир!иення еколого-економ!чних проблем. // " Наука ! сусп!льство".

- 1994. N7/8, с.10-11.

2. Белянський В.П., Бойченко C.B., Бейко Ю.О., 6ф!менко В.В., Macpl Усама. Досл!дження ф!вично1 стаб1льност1 pleimx вид1в палива, насичених вуглеводневими газами. // "Вопросы химмотологии и эксплуатации авиационной наземной техники". Сборник научных Tpy,v>è. - к.: КНИГА, 1994, с. 17-22.

3. Бойченко С.В. »Про шляхи эниження втрат палива в!д випаровування. //." Наука 1 сусп1дьство". - 1995. N 7/8, с.15-17.

4. Бойченко C.B. Зниження втрат нефтепродукт11 в!д випаровування в умовах вбер1гання. // "Нафтова 1 гаэова промислов!сть".

- 1995. N 3. с.44-45.

5. Бойченко C.B. Проблем« на зльот!. // " Наука 1-сусп!льство ". - 1995. H 11/12, с.30-32.

ь. Бойченко C.B. Як уникнути втрат в1д випаровування палива при експлуатацП транспоргних 8асоб1в. // "Наука ! ,к:усп1льство"

- 1996. N 3/4, с.25-27. Jf /Х^

Бойченко С.В. Исследование потерь топлив от испарения и разработка рекомендаций по их предотвращению в условиях эксплуатации авиационной техники. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических■наук по специальности 05.22.14 " Эксплуатация БО8ДУШЮГ0 транспорта ", Киевский международный университет гражданской авиации, Киев, 1996 г.

В работе представлен комплекс исследований потерь авиационных топлив от испарения в различных условиях эксплуатации. •Качественная характеристика представляет собой набор физико-хими-' ческих и теплофизических показателей качества топлив. Количественные потери выражены в % масс. Установлено, что суммарные потери топлив в баках ВС складываются из потерь на этапах набора вы-соты(94%) и горизонтального полёта(6%) и могут достигать 77. масс.

Суть работы системы предотвращения потерь топлив из топливного бака во время полёта самолёта ваключается в удалении паров из надтопливного пространства методом герметизации бака с продувкой еабортным воздухом и последующей утилизации в камере сгорания двигателя.

' Boichenko S.V. Research of fuel losses by evaporation and development of the recomendations on their prevention in conditions exploitation of aviation technique. The one's thesis for a candidate of technical sclnces degree on a spesiallty 05.22.14 "Operation of an air transport", Kiev International University of Civil Aviation, Kiev, 1996.

In the work is submitted a complex of researches of fuel losses by evaporation In varios conditions of operation. The qualitative characteristic represents a set phisico-chemical and heat-phlslcal of parameters of fuel quality. The quantitative losses are exprerssed in Z of weights. It is determined that the total fuel- losses in plane tanks consist of the losses at stages of rise (94Z) and horisontal flight (6%) of the aircraft and can reach 7 X of weights. The work principle of offeredly system of prevention losses from a fuel tank during flight of the plane consists in removing the vapor from overfuels space by a method of hermetic sealing of a tank with blowing by atmospheric air and subsequent.utilization of the conbastion chamber of the engine.

Климов! слава: ав1ац1йна техн1ка, пов1тряний корабель, паливо, випарорування, втрати. паливний бак, система запоб!гання.