автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обезвоживание дизельных топлив в нефтехозяйствах колхозов и совхозов статическими сепараторами

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Загрязнения в дизельных топливах.

1.2. Обводненность дизельных топлив.

1.3. Влияние обводненности дизельных топлив на работу двигателей.II

1.3.1. Влияние обводненности на физико-химические и эксплуатационные свойства дизельных топлив.II

1.3.2. Влияние общей загрязненности топлив на долговечность и надежность двигателей.

1.4. Методы обезвоживания дизельного топлива.

1.5. Система очистки дизельного топлива в сельскохозяйственном.! производстве.

1.6. Выводы.

1.7. Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБВОДНЕННОСТИ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ В НЕФТЕ-ХОЗЯЙСТВАХ КОЛХОЗОВ И СОВХОЗОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ.

2.1. Общая характеристика климатических условий, режима работы сельскохозяйственных машин и организация нефтескладского хозяйства.

2.1.1. Климатические условия Томской области.

2.1.2. Условия работы сельскохозяйственной техники.

2.1.3. Характеристика нефтескладов.

2.2. Объекты исследования и методика оценки обводненности дизельных топлив.

2.2.1. Объекты исследования.

2.2.2. Отбор проб и методика проведения анализа.

2.2.3. Статистическая оценка необходимого количества анализов и математическая обработка результатов.

2.2.4. Методика оценки количественного содержания подтоварной воды в резервуарах нефтескладов.

2.3. Результаты исследования обводненности.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБВОДНЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ НА. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО

ДАВЛЕНИЯ И ФИЛЬТРОВ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Экспериментальные установки и методика исследования.

3.2.1. Экспериментальная установка и методика исследования работоспособности топливных насосов высокого давления.

3.2.2. Экспериментальная установка и методика исследования эффективности и работоспособности фильтров тонкой очистки.

3.3. Влияние искусственного обводнения и загрязнения топлива на работоспособность плунжерных пар топливных насосов.

3.4. Влияние искусственного обводнения и загрязнения топлива на работоспособность фильтров.

3.5. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТДЕЛЕНИЯ СВОБОДНОЙ ВОДЫ ОТ ТОПЛИВА В СТАТИЧЕСКИХ СЕПАРАТОРАХ.

4.1. Выбор метода обезвоживания и обоснование общей схемы статического сепаратора.

4.2. Теоретическое исследование эффективности осаждения микрокалель воды в тарельчатых отстойниках.

4.2.1. Гравитационное осаждение капель воды.

4.2.2. Задержка капель воды на поверхности тарелок.

4.2.3. Коагуляция капель и их выход в отстой.

4.2.4. Общий анализ эффективности отделения дисперсной

ВОДЫ.

4.3. Предпосылки к усовершенствованию конструкции водоотделяющих элементов статических сепараторов.

4.4. Экспериментальное исследование процесса отделения воды от топлива в тарельчатом отстойнике.

4.5. Выводы.НО

5. РАЗРАБОТКА СТАТИЧЕСКОГО СЕПАРАТОРА ДЛЯ НЕШХОЗЯЙСТВ

КОЛХОЗОВ И СОВХОЗОВ.

5.1. Выбор основных параметров водоотделяющего наборного элемента.

5.2. Конструкция статического сепаратора.

5.3. Лабораторные испытания опытного образца статического сепаратора.

5.4. Эксплуатационные испытания опытного образца статического сепаратора.

5.5. Расчетная оценка экономической эффективности внедрения статического сепаратора. •.

5.6. Выводы.

ВЫВОДЫ И РЕКОШЭДАЦИИ.

7 тыми отстойниками; результаты экспериментального исследования эффективности очистки дизельного топлива от эмульсионной воды в статических сепараторах. Работа проводилась на кафедре транспорта в сельскохозяйствен ном производстве Московского ордена Трудового Красного знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина и на кафедре автомобильного транспорта Томского инженерно-строительного института по плану комплексной темы: "Исследование и оптимизация средств и систем очистки нефтяных топлив и масел", утвержденной в качестве важнейшей по программе МБ ССО РССР "Нефть и газ Сибири".8 I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1,1. Загрязнения в дизельных топливах Загрязнения в дизельных топливах могут быть твердЕШи, жидкими, газообразными, а также микробиологического происхождения [3-31]. Твердые загрязнения представляют собой отдельные взвеси или суспензии с размерами частиц, характерными для коллоидных и мелкодисперсных систем. Они состоят из зольных элементов и органической части, включающей глубокоокисленные сернистые, азотистые и кислородные органические соединения, а также содержат структурную влагу. Жидкие загрязнения представляют собой воду и смолистые вещества, находящиеся в растворенном или свободном состоянии. Свободная вода в дизельном топливе может находиться в виде эьульсии с размером капель от долей до единиц микрона или в виде второй фазы /подтоварной воды/. Газообразные загрязнения представляют собой воздух и газы, находящиеся в топливе в растворенном состоянии или в виде эмульсии с размерами пузырьков до нескольких микрометров. Микробиологические загрязнения представляют собой разнообразные формы бактерий, плесеневых грибков и продуктов их жизнедеятельности. Они располагаются в виде колоний на границе

5, Основные выводы теоретического анализа процесса отделения воды от топлива в статическом сепараторе подтверждены результатами экспериментального исследования, что позволило обосновать выбор основных конструктивных параметров сепаратора, а также предложить конструктивные мероприятия, позволяющие повысить эффективность водоотделения. Новизна предлагаемых разработок подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения /а.с. № 625738, а,с, 1018680/.

6, Разработаны опытные образцы статических сепараторов, которые успешно прошли лабораторные и эксплуатационные испытания в сельскохозяйственном производстве Сибири, показав эффективность отделения эмульсионной воды до 60% при 98% отделения подтоварной воды, захватываемой при подаче топлива из резервуара в топливо-раздаточную колонку,

7, Экономический эффект от реализации результатов исследования составил 50,11 руб. на один дизельный двигатель ЯМЗ-240 в год.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 годы и на период до 1990 года. - М.: Политиздат, 1981. - 95 с.

2. Брежнев Л.И. 0 продовольственной программе СССР на период до 1990 года и мерах ее реализации: Докл. на пленуме ЦК КПСС24 мая 1982 г. М#: Политиздат, 1982. - 29 с.

3. Чертков Я.Б., Рыбаков К.В., Зрелов В.Н. Загрязнения и методы очистки нефтяных топлив. М.: Химия, 1970. - 233 с.

4. Большаков В.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. А.: Недра, 1974. - 320 aw

5. Чертков Я.Б., Рыбаков К.В., Зрелов В.Н. Предотвращение загрязнений и очистка топлив. М.: ЦНИИТЗйефтегаз, 1963. - 100 с.

6. Карпекина Т.П. Исследование загрязненности и фильтрации дизельного топлива в связи с проблемой повышения надежности автомобилей: Дисс. .канд.техн.наук. М., 1970. - 206 с.

7. Энглин Б.А. Применение моторных топлив при низких температурах. М.: Химия, 1963. - 164 с.

8. Бездольная Е.И. Исследование фильтруемости дизельных топлив при положительных температурах по шкале Цельсия: Дисс. . канд. техн.наук. Л., 1975.

9. Рыбаков К,В., Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание- 135 авиационных горюче-смазочных материалов. М.: Транспорт, 1979.- 181 с.

10. Повышение чистоты дизельных топлив / Р.А.Алиев, Т.Н.Миту-сова, Б.А.Энглин и др. Химия и технология топлив и масел, 1981, № I, с. 52-54.

11. Руденко А.И. Нефтехозяйство колхозов и совхозов. М.: Колос, 1975. - 70 с.

12. Руденко А.И», Рыбаков К.В. Техника в сельском хозяйстве, 1963, № 9, с. 14-16.

13. Рыбаков К.В., Карпекина Т.П. О многоступенчатости топливных фильтров. Автомобильная промышленность, 1969, № 6, с. 8-10.

14. Семернин А.Н. О загрязненности дизельных топлив в южной климатической зоне. В кн.: Повышение эффективности и качества работы машино-тракторного парка: Сб.науч.тр. М., 1981, с. 8-10.миисп/.

15. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям. М.: Колос, 1982. - 205 с.

16. Вялков В.М» Исследование фильтрации топлива в системах питания отечественных дизельных автомобилей: Дисс. .канд.техн. наук. М., 1975. - 214 с.

17. Григорьев М.А. Очистка масла и топлива в автотракторных двигателях. М.: Машиностроение, 1970. - 270 с.

18. Селиванов А.И. Дизельная топливная аппаратура. М.: Сельхозгиз, 1954. - 534 с.

19. Влияние фильтруемоети топлива на срок службы фильтров /автотракторных/ дизельных двигателей / Григорьев М.А., Соколов В.В., Ефремов В.Н. и др. Химия и технология топлив и масел, 1975, № 5, с. 24-2Г.

20. Рыбаков К.В., Коваленко В.П., Карпекина Т.П. Чистота топлив важнейшая проблема химмотологии. - Химия и технология- 136 топлив и масел, 1976, Р 8, с. 32-35.

21. Емельянов JI.A. Фильтрация дизельного топлива. М.-Л.: Машгиз, 1962. - 107 с.

22. Кушниренко К.Ф. Краткий справочник по горючему. М.: Воениздат, 1979. - 381 с.

23. Борьба с загрязнением нефтепродуктов за рубежом / К.В.Рыбаков, В.П.Коваленко, Е.Н.Кулдыбин, В.Е.Турчанинов. М.: ЦНИИ ТЭнефтехим, 1976. - 45 с.

24. Очистка воздуха, масла и топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического симпозиума, 12-13 сентября 1978 г. Мелитополь. 1978. - 119 с.

25. Крейн С.Э. Влияние микроорганизмов на свойства нефтяных топлив. Прикладная биохимия и микробиология, 1965, т.5, вып.2, с. 233.

26. Рыбаков К.В., Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Защита нефтепродуктов от атмосферной пыж и влаги при транспорте и хранении. Киев.: ЦНИИТЭнефтехим, 1973. - 60 с.

27. Ковалев Г.И., Кубахова Т.Н., Герасимова А.В. Влияние механических примесей на образование твердой фазы при окислении топлив. Химия и технология топлив и масел, 1973, Р 12, с. 17-21.

28. Дубский Ю.В. Исследование путей повышения надежности бумажных фильтрующих элементов тонкой очистки топлива тракторных дизелей: Дисс. .канд.техн.наук. Саратов, 1974. - 158 с.

29. Леб Л.Б. Статическая электризация. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 408 с.

30. Статическое электричество в химической промышленности/ Под ред. И.Г.Дроздова. М.: Химия, 1971. - 208 с.

31. Побойский О.Э., Применко В.И. Электризация авиационных топлив в присутствии воды и растворов ее солей. В кн.: Эксплу- 137 атационные свойства авиационных топлив, масел и специальных жидкостей. Киев, 1976, Вып. 4, с. 61-63. - /КНИГА/.

32. Гулин Е.И., Као-Нят-Зоан. Влияние обводнения на термоокислительную стабильность реактивного топлива. Химия и технология топлив и масел, 1977, Р 3, с. 22-44.

33. Зрелов В.Н., Пискунов В.А. Реактивные двигатели и топлива. М.: Машиностроение, 1968. - 311 с.

34. Энглин Б.А., Чертков Я.Б., Туголуков В.М. Разрушение кадмиевых покрытий в топ лив ах с повышенным а содержанием меркаптанов и пути его предотвращения. Химия и технология топлив и масел, 1958, W 9, с. 38-43.

35. Mrt M.N. Pipeline Construction, 22, 1967.

36. Fuee Fitter Pest methods, N3, SAE, Ш. p. tf-26.

37. To с с A.T. SAE Journoi, 7i,N3,1963,-p. 3-12.

38. Nostrcmd W.G-.Fue£ Fitter Fest methods,N.XSAE, lSGi.-p.ii-ifi.

39. Смирнов Л.И.Тр.ШШ жт.Вып.340.-M., 1967,с. 47-61.

40. Dante£ F.FueE Fitter Fest methods, N.a. SAE,««. -p.

41. Dtese* and s Furttne Progr, i967, 33, MiO.-p- 23-29.

42. FcCtratuon, Part a, Petroe and dcse£ juet

43. Хануков A.A., Обрядин В.Г. О критериях оценки технического уровня и надежности карбюраторов. Автомобильная промышленность, № 2, с. 16-18.

44. Мичкин И.А., Копылов М.К. Повышение надежности форсунок.-- Тракторы и сельхозмашины, 1964, № 10, с. 10-19.

45. Обрядин В.Г., Хануков А.А. Тракторы и сельхозмашины, №2, 1967. с. 5-6.

46. Дикий Н.А. Очистка топлива в судовых системах. Судостроение, 1966, Р 7, с. 26-28.

47. Харшан М.А. Труды ЦНИТА, Л., вып. 30., 1966. с. 26-32.

48. Гуреев А.А., Рыбаков К.В., Аронов Д.И. Автомобильнаяпромышленность, 1964, № 3, с. 13.

49. Рыбаков К.В., Гуреев А.А., Иноземцева М.И. Транспорт и хранение нефти. М.: ЦНИИТЭИ - нефтегаз, № 7, 1963. - С. 19-23.

50. Гуреев А.А., Резник Л.Г., Рыбаков К.В. Тр. семинара по очистке воздуха, топлив и масел. Вып. УП, НАШ, 1966. с. 16-22.

51. Резник Л.Г. и др. Нефтепереработка и нефтехимия. ЦНИИТЭ нефтехим , 1966, № II, с. 23-27.

52. Крамаренко Г.В., Резник Л.Г. Автомобильная промышленность, 1967, № I, с. 19.

53. Антипов В.В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристик топливной аппаратуры дизелей. М.: Машиностроение, 1972. - 176 с.

54. Глыбин А.й. Автотракторные фильтры. Л.: Машиностроение, 1981. - 179 с.

55. Митропольский А.К. Элементы математической статистики.- Л., 1969. 273 с.

56. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 с.

57. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Наука, 1968. - 96 с.

58. Веденякин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. - 159 с.

59. Гуревич Д.Ф. Основы теории износа плунжерных пар.- Зап/Ленингр. с.-х. ин-т, 1958, вып. 73, с. 245-253.

60. Гуревич Д.Ф. Влияние режима работы топливного насоса на характер износа плунжерных пар. Зап./Ленинград. Ci-x. ин-т, 1969, вып. 77, с. 128-134.

61. Гугель С.М. Исследование видов изнашивания прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей и методы их восстановления.- В кн.: Трение и износ в машинах. М.: Изд-во АН СССР, 1962,вып. 17. с. 80-98.

62. Кислик В.А. и др. Износ прецизионных пар топливной аппаратуры дизелей. Сб. тр./НИИТМ. 1962, Вып. 6, с. II2-139.

63. Русинов Р.В., Тетюнников B.C. О сроке службы топливной аппаратуры. Рт.ЛЩЦИ, 1963, Вып. 45, с. 49-58.

64. Тарасов B.C. Повышение долговечности плунжерных пар.- Тр./СИМСХ, 1969, Вып. 42, с. 9-20.

65. Федотов Г.Б. Величина и распределение износа на поверхностной части плунжера топливного насоса, В кн.: Определение износа деталей машин за короткие периоды работы. М.: Гос. НИИ машиноведения, 1965, с. 36-40.

66. Ташпулатов М. Исследование работоспособности топливопо-дающей аппаратуры автотракторных дизелей в условиях высокой запыленности воздуха: Дисс. .канд.техн.наук. Ташкент, 1979.- 205 с.

67. Икрамов X. Механизм и природа абразивного изнашивания,- Ташкент, 1979. 132 с.

68. Смирнов Л.й. Повышение очистки топлива на тепловозах: Дисс. .канд.техн.наук. М., 1963. - 186 с.

69. Ташкинов Г.А. Исследование изнашивания плунжерных пар дизельного топливного насоса. В кн.: Трение и износ в машинах, М., 1959, с. 34-47.

70. Кадыров С.М. Исследование и расчет износа плунжерных пар топливной аппаратуры автотракторных дизелей. В кн.: Трениеи износ. М., 1981, т.2, II0- 6, с. 122-129.

71. Фильтрующие элементы объединения "Вторнефтепродукт". М.: ОНТИ Вторнефтепродукт, 1977. 28 с.

72. Удлер Э.И. Фильтрация углеводородных топлив. Томск: Изд-во ТГУ, 1981. - 155 с.

73. Коваленко В.П. Загрязнения и очистка нефтяных масел.- М.: Химия, 1978. 270 с.

74. Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М.: Химия, 1982. - 270 с.

75. Рыбаков К.В., Удлер Э.И., Кузнецов М.Е. Экспериментальное исследование процесса отделения воды от топлива в тарельчатых сепараторах: В кн.: Повышение эффективности и качества работы машинно-тракторного парка: Сб. научн.тр. М., 1981, с. 21-23.

76. Удлер Э.И., Кузнецов М.Е. Теоретические основы эффективности статических тарельчатых сепараторов-водоотделителей.- Томск, 1983 12 с. - Рукопись представлена Том. инж.-строит, ин-том. Деп. в ЦИНТИ химнефтемаш 10 авгус. 1983 г., № 1074 хн-Д83.

77. Удлер Э.И, Расчет эффективности статических отстойников для очистки нефтепродуктов. В кн.: Вопросы механики и прикладной математики. Томск: Изд-во ТГУ, 1983, Вып. 5, с. 12-19.

78. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука,1969.- 742 с.

79. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, М.: Химия, 1972. - 496 с.

80. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химиии. М.: Химия, 1976.512 с.

81. Воюцкий С.С. Физико-химические основы пронизывания и импергирования волокнистых материалов дисперсиями полимеров. -Л.: Химия, 1969. 208 с.

82. Dupre. Theorce mechancc^ue ole. ia CUafaur, 13G9.

83. W.A.Zisrncw. Advences in Chemistry Series, M43.-P-*

84. Adamson and Eing. Advances in Chemistry Series, 1964, M43.88. "R.E.Jonson and R.H/Detree. Advances in Chemisiry Series, Я64, М43.-/Э.Ш.- 141

85. Южный З.М. К Микроскопическому определению размера капель масляных туманов Коллоидный журнал, 1958, т. 20, № 4, с. 507-510.

86. Фортье А. Механика суспензий. М.: Мир, 1971. - с. 264.

87. Юткевич P.M., Савин К.А., Волегов В.А. Судовые сепараторы топлива и масла. Л,: Судостроение, 1967. - 187 с.

88. Мартыненко А.Г., Коноплев В.П., Ширяев Г.П. Очистка нефтепродуктов в электрическом поле постоянного тока. М.: Химия, 1974. - 87 с.

89. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Злектрообра-ботка жидкостей: Очистка топлив, масел, вод . Л.: Химия,1976,-216 с.

90. А.С. 625738 /СССР/. Устройство для разделения нефтепродуктов и воды / Томский инженерно-строительный институт; Авт. изобрет. Кузнецов М.Е., Рыбаков К.В., Удлер Э.И., заявл. II.4.77, № 2471196; опубл. в Б.И., 1978, W 36.

91. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники: /Руководство по диплом, проектированию/. По спец. "Механизация сел. хоз-ва", "Электрификация сел. хоз-ва", /-Н.С.Власов,

92. Ю.А.Конкин, Г.Г.Косачев и др.; Под ред. Н.С.Власова. М.: Колос, 1979. - 399 с.

93. Антошкевич B.C. Экономическое обоснование новой сельскохозяйственной техники. М.: Экономика, 1971. - 216 с.- 142

94. Рыбаков К.В., Удлер Э.И., Кузнецов М.Е. Влияние степени загрязнения топлива на работоспособность плунжерных пар. Техника в сельском хозяйстве, 1983, № 10, с. 46-47.

95. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1978.- 216 с.

96. Машиностроение: Новые идеи. М,: Знание, 1982. - 60 с.