автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Применение ультразвуковой и электрообработки в системах топливоподготовки речных судов

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

АФАНАСЬЕВ Алексей Викторович

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ И аШТРООБРАБОТКИ В СИСТЕМАХ ТОШШВОПОЛГОТОВКИ РЕЧНЫХ СУДОВ ■

Специальность 05.08.05 - Судовые энергетичеокие установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на ооискание. ученой .степени-кандидата технических наук

Ленинград - Т99Т

Работа выполнена в Ленинградском ордена Трудового Красного ЗнамеТш институте водного транспорта не кафедре теплоэнергетики.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

СЕЛИВЕРСТОВ Владимир Михайлович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ПОЛИПАНОВ Игорь Сергеевич - кандидат технических наук, доцент И0Л0В;ПШШ Валерий Николаевич

Ведущее предприятие - Волжское объединенное речное пароходство

Государственного концерна "Росречфлот"

Защита диссертации состоится " Т5" ноября 1991 г. в " /5 " часов на заседании специализированного совета Д.116.ОТ.01 в Ленинградском ррдена Трудового Красного Знамени институте водного транспорта по адресу: 198035, Ленинград, ул.Двиникая, 5/7. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "/5*" октября 1991 года.

Ученый секретарь специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рост дефицита дизельного топлива требует переориентации речного флотп на тяжелые сорта топлив. Применение этих топлив в средне- и высокооборотннх дизелях приводит к снижению экономичности, увеличение дымкости отработавиих газов, повыше-• нис их температуры, увеличении н&гаро- и лакоотлокений на деталях ЦПГ и др. Существующие традиционные методы топливоподготовки недостаточно эффективны для борьбы с этими негативными явлениями.

Сравнительно новыми методами топливоподготовки являотся ультразвуковая и электрообработка. Суть этих методов заключается в воздействии силовых линия полей на коллоидную структуру топлив и улучшении за счет этого их физико-химических и эксплуатвционных иоипза-телей. К преимуществам данных видов обработки можно о-неегк г.исокуо эффективность, низкие энергозатраты, аналогичность. Однако, механизм воздействия ультразвуковой и электоообреботки на не^гяныа топлива- ч настоящее время недостаточно изучен, что делает невозможным научный подход ч выбору оптимальных режимов и схем топливоподготовки.

Таким образом, повн'чение эффективности работы судовых дизелей при их переводе с дизельного на более тяжелые сорта топлив, путем применг •••и я нетрадиционных методов топливоподготовки, является актуальной задачей и требует комплексного подхода для всестороннего изучения и оценки.

Цель'работы и задачи исследования. Иельо данной рь^оты япляст-ся повышение эффективности использования тякелкх сортов топлив в высоко- и среднеоборотных дизелях за счет ппиченения'в их системах ) топливоподготовки .ульграэеукевзй и ■ электроо^работки.

Для реализации гсет^влепиоО цил) ршал»сь следдпхие мгучне-технические задачи:

уточнение механизме воздействия ультразвукового и электрического полей на коллоидную структуру судовых тяжелых топлив;

исследование возможных путей оптимизации режимов ультразвуковой и электрообработки;

исследование влияния ультразвуковой и электрообработки топлива на его эксплуатационные показатели и на рабочий процесс в дизельной установке;

разработка комплекса мероприятий по повышению эффективности применения в судовых системах топливоподготовки ультразвуковой и электрообработки.

Методы исследования. При уточнении механизма воздействия различных видов обработки на структупу и свойства топлив использовал-оя комплекс инструментальных физических методов исследования: инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия, метод электронного -парамагнитного резонанса, микроскопический анализ. Определение основных физико-химических характеристик томлив и проведение теплотехнических испытаний двигателей и котлов проводились по стандартным методикам.

Научная новизна. В работе уточняется мехтизч воздействия уль-' тразвуковпй обработки на коллоидную структуру суповых тяжелых топлив, показано, что по протеканию под воздействием ультразвуковой обработки эффекта микрокрекинга, все топлива можно разделить на группы в зависимости от содержания в них асфальтенов. П[>иводится и подтверждается экспериментально гипотеза механизма воздействия на структуру топлив электрообработки. По результатам исследований осуществлен выбор рациональных режимов и схем топливоподготовки о применением ультразвуковой и электрообработки.

Практическая ценность роботы. Результаты ргботы могут быть использованы в проектных и конструкторских предприятиях, а также в

»ранспорткых организациях речного флота и других ведомств.

Материалы диссертации использована и Волжском ибьвдиненнои речной пароходстве при дообарудоэаний систем топлийоподготовки судов навигационным модулем, ПО.Русский дизель при переводе двигателей 67Г на тяжелые сорта топлив, Северо-Зьпвлиач речны* папоксдотч во* и ЦТКБ при дооборудовании т/х проекта Р-Э2 кявитацйпнныи моду-. Яви и внесении изменений в существующий проект, Западный и Еелоруо-. ским речными пйроходствами при сжзганин. обмайеннзх нефтео?хопов в судввьк и depefoiiHX котельных установке*.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались но: Зсеооюзной научно-практической конференций "Энергетика'транспорта", Москва; 1969, На научшьтвкческих конференциях молодых научных работников ХШа (1987-2990) и профессорско-преподавательского состава й яаучних сотрудников ЛИВТа (1989-1990).

Публикации. По результатам исследований опубликовано б печат- ' . нйх райе». .

. Структура и обьбй работа. Диссертация оосгоит из введения» . 5 глав/, основных выводов й приложений. Работа.изложена на 200 огра-НИцбх^ бклвчая список литературы из 60. наикеновзний, 31 таблицу, 5D рксунков и 9 страниц пукасяенля.

; ОСНОВНОЕ СОДЕРЗАШЗ FA50IU

gs введении сбпспсвдна актуальность ксзчсдования, сформулированы его цель, задачи и иаучкко псяок'ейяя. гкксоякке со заягту, дана краткая хпрЕктеристшкс рябогч.

В первой глава проявлен обаоп отечественных я зЕруЙсяных литературных катериалов по хка«отопягии нефтяккх тяжелых товлна, метода« и схемам их подготовки 'цзред сжиганием в энергетических установках.

б

Анализ группового состава различных нефтяных топлив показывает, что тяжелые топлива ог дизельного отличает высокое содержание смол и присутствие в групповом составе асфальтенов. Последние имеет большую молекулярную массу (до 5000 углеродных единиц (у.'е.-^) и проявляют склонность к ассоцинтообразованию. Рост ассоциатов происходит до 100000 у.е. и выше. В результате тяжелые топлива по своим свойствам уже не .могут интерпретироваться как молекулярные растворы. Они являются нефтяными дисперсными системами (НДС\

При рассмотрении механизма внешних воздействий на НДС целесообразно представлять ассоциеты в виде сложных структурных :единиц . (ССЕ), которые формируется из различных групп .углеводородов в соответствии с энергетическими ,уровнями их межмолекулярных взаимодействий, Такая модель позволит оценить минимальные уровни энергии, не- . обходимые для внесения в НДС различных изменений за счет внешних воздействий...

Больиое влияние на свойства НДО оказывает парамагнетизм ас-фальгеновых молекул (наличие в них неспаренных электронов).• Поскольку у различных судовых топлив содержание а групповом составе асфальтенов колеблется в широких пределах (от 0 до Ъ%~), можно предположить, что оптимальные режимы внешних воздействий для них будут существенно отличаться.

Устройства для ультразвуковой кавитационной обработки топлив в настоящее время находят применение в системах топливоподготовки береговых котельных установок,. главных двигателей морских и печных судов. Их использование позволяет повысить качество ппоиесса сгорания тяжелого нефтяного топлива за счет диспергирования содержащихся■ в нем коллоидных частиц. Ргссяогрёшше схемы и уст'ро;:ствг имеют ояа . недостатков: ...'•.

ко решается в^ироо .о- ми'ничальиом необходимом уровне- подвочимой в процессе обработки энергии; 1 '•' •

не используются протекающие в топливе процессы, сопутствующие диспергированию.

Существующая в настоящее время гипотеза механизма воздействия-ультразвуковой кавитации на структуру нефтяных гяяелых топлии предполагает наличие двух составляющих эффекта обработки: диспергирования коллоидных частиц и микрокрекинга асфзльтеновых молекул. Использование второй составляющей эффекта позволит дополнительно интенсифицировать процесс сгорания за счет подачи в цилиндр двигателя вместе с обработанным топливом дополнительных активных центров -свободных радикалов. Для этого необходимо дополнительно исследовать протекание процесса микрокрекинга под воздействие« ул'ьтргзвуковоЯ кавитационной обработки в тяжелых топливпх с различным содержанием асфальт.енов.

Вопрос применения элекгрообрпботки для интенсификации процесса сгорания нефтяных топлив является менее изученным. Одш.ко, имеющиеся литературные данные говорят о перспективности данного вида воздействия; Необходимо, отталкиваясь от положений классической теории электромагнитного поля и коллоидной химии НДС на базе экспериментальных данных разработать гипотезу механизма воздействия электрического поля на топливо и на этом основании вобрать схему я ре--«им электрообработки топлив. Особый интерес представляет возможность наложения ультразвукового и электрического полей.

Во второй главе исследуется механизм воздействия ультразвуковой кавиташюнней обработки на коллоидную структуру тяжелых топлив. Уточнение коллоидной структуры судовых топлив показало, что ктнпен-трация парамагнитных центров в них зависит ст содержания тАтпте-нэв. Ланная зависимость носит линейной характер:

N ~ /О а + {, С ■ Ю''Р

где N- концентрация парамагнитных центров, ПМЦ/гр;

С- содержание в топливе ас^вльтенов, % от массы.

гЧопслкительные расчеты показали, что каждая молекула ьсфпньте-нов в судовых гопливзх имеет Т-2 песпнренньх электрона. Обр;зоваь~. hug такими молекулами ядра CGE будут иметь а«йорнув структуру. Минимальный уровень подводимой энергии, необходимой для разбиения таких частиц составляет 150 кДж/моль.

Анализ влияния на коллоидную структуру топлив традиционных.методов обработки показал, что наиболее целесообразно сочетать елек-тро- и ультразвуковую обработку с подогревом и фильтрацией.

Для ультразвуковой каиитационной обработки топлив в судовых системах топливоподготовки применялся разработанный в ЛКЧТе генератор кавитации БЗС5. В работе методом осцидчграфирования исследовгл-ся кавитааионный процесс в данном устройстве. Полученные зависимости использовались при установке и наладке генератора кавитации в различных системах топливоподготовки.

По эквивалентной тепловой модности установлена зависимость между обработкой топлива генератором кпвитации БЗТО и лабопвторней магнитоогрикторной установкой /ЗДИ-2Т. Полученная зависимость позволяет применять данные лабораторных экспериментов при. проектирований систем топливоподготовки.

С помощью микроскопического гнглйза исследовано влияние ульт-резвуковок кавитацконной обработки на дисперсность 1яжелых топлив. На рис.1 приводится зависимость максимального и среднего диаметров частиц в моторном топливе ДТ от времени обработки установкой УЗДН-2Т с частотой 22 кГц. После достижения определенного уровня дисперсности, определяемого минимальной толщиной сольватной оболочки частиц, процессы диспергирования и ;;оагуляаии выравнивайся. Дальнейший подвод энергии нецелесообразен. Оптимальное время обработки

Влияние времени ультразвуковой кавитационной обработки на максимальный /1/ и средний /2/ диаметр колло-. идннх частиц моторного топлива Д'Г.

10 .

100 ил топлива на установке УЗДН-2Т 60 секунд. Аналогичный результат достигается при 10-краткрй обработке потока топливе генератором кавитации БЗОЗ. 8 та соответствует эавиоимосги, установленной по вк-виволентной выделяемой тепловой мощности, Исследование влиянии навигационной обработки топлива на оптическую плотность его раствора в четыркилористса углероде>подтверадасг дангай.реауяьмт, ;

Влияние ультразвуковой кавитационной обработки на протеканкр в топливе процерса «икрокрекикга исследовалось методом елейрснного парамагнитного.реэокетеаЧ!М!Р-спекгроокопи*0. Покеэаао, что в результате данной обзЕботхч происходит разрыв молекул асфзяьтенов и обра-вование дополнитёлЬких иесяаревных вдз{<гронов. При попадании таких частиц в цяднкдр двигателя, процеос сгорания топлива цоке т. быть интенсифицирован. Как видно"на ркс,2, величина йффекте микрокрекинга аавиоиг от содержания б ойрабатыэаехоы топливе вс&экьтекОв. По это-, му принципу все тяиелме топлива могут, быть разбиты (¿а группа, тре-буоиие различных' схем и рекичов подготовки, В топлива« первой (менее асфалыеиов) третьей, (бедёе 8$ асфаяьтенов) групп аффект микрокрекмкпа отсутствует ;<?ли: Беэнйчитеден, В этом садчае .практически реализуется только Бффект. дйслерг^ровакия а схема гоплизопод-готовяи колет быть упрощена!. Для топлив .второй группы (содержание асфальтенов от 1 до вЗ) суиествуег реальная возможность реализовать-на практике оба вффекта. .tesrofo необходимо предусмотреть' з систе-. не. топливоподготсвки два генератора вавитации БЗСФ,- работаощие. в . различии реаимах: дяспергатор и активатор. '■■'"•.'•'".'

Исследование влияния удьтрбввуковой кавйгецяи на активность топлив по 'изменёнйс фактора танкой структуры'в. ультрафиолетовых ., спектрах ъбрбй&танных. топлив родтйераиает'результаты,- полученные '. -методом ГЛТР-снектроскопйи,, • •-.'".- ■_■...''■'. • .

Анализ-влияния, ультразвуковой кзвнгецйснн.ой обработки на.изменения в инфракрасных спектрах тяжелых топлив показал, что. основным

. Л - Влияние ультразвуковой кавитационной обработки на изменение концентрации парамагнитных центров /д/И!«« / в топливах с различным содержанием асфальтенов /Саср/.

обьектом данного воздействия являются межмолекулярные связи.

В инфракрасных спектрах ряда топлив после обработки появляется' дополнительный пик поглощения на длине волны 3715 си-1, соответствующий валентным колебаниям группы ОН. Поскольку обрабатываемые топлива подвергались обезвоживанию, можно предположить', что данный пик соответствует образованию в топливе гидроперекиси. Механизм такой реакции имеет радикальный характер, что косвенно подтверждает протекание микрокрекинга.

В третьей главе исследуется влияние на свойства и. коллоидную . структуру судовых топлив электрообработки. Предложена гипотеза механизма данного воздействия. Наличие у асфальтеновой молекулы неспа-реиного электрона позволяет интерпретировать ее в виде диполя. Попадая в электрическое поле такой диполь подвергается моменту сил стремящемуся развернуть его вдоль силовых линий поля и равному:

М ^^Еи^п/.,

I °

где - угол между полем и молекулой, ; .

^ - звряд диполя, Кл; £ - напряженность поля,'Ч/м ... Ь - длина диполя, м. поскольку в устройстве для электрообработки создается неоднородное электрическое поле, то на диполь действует добавочная сила , втягивающая его в область более сильного поля: г , с/В

Используя модель коллоидной частицы, можно предположить, что • силы, действующие на асфальтеновые молекулы в электрическом поле будут приводить к разрушению или деформации.их ассоциатов.

С-кскерименты показали, что в результате электрообррботки происходит снижение кинематической вязкости на 2,5%, темперетуры ■

вспышки - на 4%, поверхностного натяжения - до 5%. После' обработки повышается интенсивность испарения топлива. Специальные испытв"чя на установке ИТ-9-3 показали; что в результате электроо^работки повышается способность топлива.к самовоспламенению в цилиндре дизеля, ■ Это выражается в повышении цетвнового числа топлива на 6%.

Влияние электрообрвботки на коллоидную структуру топлива оценивалось методом УФ-спектроскопии. Оптическая плотность раствора обработанного топлива в .чегыреххлорисгом углероде снижается, до 5%. "Нелогичный эффект при кавитационной обработке составляет 8$. При наложении полей эффект усиливается, что говорит о целесообразности . комплексного применения в системах топливоподготовки ультразвуковой и электрообработки.

Составление энергетического баланса показывает, что энергии, подводимой к топливу при электрообработке недостаточно для диспергирования коллоидных частиц. Этот вывод подтверждается данными микроскопического анализа. Очевидно, полученный эффект достигается за -счет ослабления межмолекулярных взаимодействий в ассоциатях вследс'твии их деформации.

В'четвертой главе приводятся результаты судовых и стендовых испытаний различных схем топливоподготовки, вклпчесших ультразвуковую кавитационную и электрообрвботку,

' Сравнительные испытания проводились на стендовом дизеле ЗО^/Ь ПО/бООНР" (фирма Голландия), оборудованном нагрузочным

устройством и .комплексом специальной обрабатывающей аппаратуры фирмы ДВЕ А (Швеция). Сравнивалась эффективность обработки выссковяз-. кого топлива ЗИ-5 гомогенизатором роторного типа ГРП, применяемым на судах морского флота, генератором кавитации БЗСФ и устройством для электрообработки топлива. За счет применения гомогенизатора ГРП и генератора БЗСЗ достигалось снижение удельного эффективного расхода топлива на 5-10$ (больший ..эффект достигался на долевых режимах

14 .

работы), Однако, следует заметить, что при одинаковом эффенте потребляемая мощность у генератора БЗСФ примерно в 6 раз меньше. Применение устройства для электрообработки топлива позволило снизить его расход на 3-5&. В ходе испытаний контролировались параметры рабочего цикла дизеля, что позволило уточнить механизм достижения эффекта, При применении наложения ультразвуковой и электрообреботки получено максимальное снижение периода задержки воспламенения -на 25$.

Далее приводится анализ результатов эксплуатации генераторов кавитации, установленных в различных схемах топпивоподготовки на судах речного флота. Рассмотрен случай установки генератора кавитации между расходной и запасной цистерной параллельно сепаратору. При работе энергетической установки судна на газотурбинном топливе ТГВК (I группа)(т/х проекта Р-32, двигатели 6/^Оад^-, т/х типа "Волгонефть", двигатели Г-60) достигается снижение расхода топлива до Ъ%. При работе по данной схеме на более тяжелом моторном топливе ДТ (П группа) (т/х проекта 301. и 302, двигатели Г70-5) эффект составляет В обоих случаях за счет установки генераторов кавитации повышается надежность работы топливной аппаратуры, появляется возможность работать без сепаратора, что обеспечивает допслнитель-нуп экономив топлива и сникает затраты на его подготовку.

При установке генератора кавитации непосредственно перед дизелем в системе гопливоподачи (т/х проекта 92-016, двигатели Г70-5^ достигалось снижение .асхода топлива до 5%, температуры отррботев-ших газов - до 15%. Двигатели работали на топливах второй группы. Обработка осуществлялась однократно. По. результаткм рьсоты был сконструирован кавитациошшй модуль, позволяющий регулировать в системе топливоподготовки режим работы генератора кавитации и кратность обработки топлива, При установке "данного модуля, перед.двигателем т/х СТК-1001 и осуществлении ^-кратной обработки моторного топлива

' - 15

ДТ дооШгалооь снижение расхода до 10$.

Были проведены специальные сравнительные нспи.твкия различных оке« установки генератора кавитации на теплоходах проекта Р-32, работавших исклочительно .на топлива* первой групгш. Независимо от близости генератора к дйлгателп ¡эффект обработка не превшая 3-^. Это подтверждает-сделанный выше вывод сб.отсутствии т> данном случае 'аффекта .микрокрекинга. По результатам данних испнтаииЗ были вдисе-ны «змене^ин в проект.

.'В отдельной разделе рассматривается применение ультразвуковой нввитациоиней обработки в системах. тояйчвопо;готоъки котельных установок пря сжигании обвовдёкны* ие^теотходов. Зс счет диспеггиро-вания содержащихся в нефтеотход&х.вздн и снолисто-асТ-вяьтено^их ассоциатора также микрокрекинга.молекул асфалменов достигается качественное скигание в топке котла..При этом экономится топливо, снижается.токсичность отпаботаетих газов, рекеется проблема утилизации нейтеотходов. •■ ' -

. На теплоходах типа "Вояго-Бал?.", - "Балтийский;", "Сормовский" за счет применения генератора кавитации в системе тонливсподготовки котла ШЛЙ-200 удаётся сжигать з смеои с основним лиаелыша топливом до 15%. нефте'отходОв, состоящих из продуктов очнеми нодслание-вых вод, , грязного' топлива, и- ^асла, илаиа,- Зспояостелышй. котел ■ т/'х проекта 302, основным топливо* которого является моторное ДТ, за счет установки-генератора кавитации может р^ботйть только на -обводненных неф те отходах.'При этом генератор устанавливается непо-средствеяно перед-форсункой когда .и •настраивается На Р-Ю-кратнув обработку топлива. - ' - '.'•.•' -

.' • Рассмотрены результат^'длительной 'Эксплуатации генератора кавитации в.-.систече топлипеподгоговкн береговой котельной усганопки КВ-5, работавшей на собираемых с судрв'обвочненпых неНеотхопах.

Отмечено значительное снижение интенсивности отложения сажи на теп-лопередающих поверхностях котла, дымностй отработавших газов. Удельный расход топлива снижается при этом на

В пятой глвве разработаны схемы подготовки топлив различных групп с применением ультразвуковой и электрообработки и доны рекомендации по их эксплуатации.

На рис.3 приводится схема топливоподготовки для толлив первой группы (содержание асфальтенов до 1$). Генератор кавитации устанавливается между расходной и запасной цистерной в составе кавитацион-ного модуля, позволяющего устанавливать кратность обработки, необходимую для качественного диспергирования омолистоводяных ассоциа-тов. Устройство дня олекгрообработки находится непосредственно перед двигателями и работает'независимо.'

Для топлив второй группы возможна.реализация двух составляющих эффекта кавитационной обработки - диспергирования и цйкрок^екикга. Схема системы топливоподготовки в ¿том случае усложняется (рис.'*). Необходима установка двух генераторов кавитации, работающих в разных режимах - активатора и лиспергптора. Для максимальной реализации еффекта микрокрекинга ввиду его быстрой релаксации, неойходимо устанавливать активаторы индивидуально перед каждым двигателем- Устройства для элек1'рообработки устанавливаются непосредственно за активаторами, В этом олучае используется эффект наложения ультразвукового и электрического полей.

Топлива третьей группы (содержание асфальтенов более. ?>%) являются перспективными для речного флота. Как и для топлив первой ., группы, эффект микрокрекинга здесь не реализуется и схема топливо-подготовки имеет сходную структуру. Генератор кавитации так же'устанавливается между расходной и запасной цистернами; Но ввиду высокого. содёркпния в этих топлйвах асфальтенов, возрастет скорость * обратного процесса - коагуляции ассоциагов. Поэтому необходимо'' пре-

Принципиальная схема састегщ тошшвоподготэвки с применением ультразвуковой к элелтрсюбработка для то ил ив первой группы.

Рис. 3.

1 - азсторна основного запаса то плаз а; 2 - расходная ?олллз1:ая цистерна; 3 - глазные далгателл» 4 - автоноглий топлизаюдкачина-ющий насос; б - генератор каватадаи; С - £иьур грубоа очястка топлива; 7 - устроЯогвэ дяя ядии; и - 'aV.ii¿-сш.:-. всшодг.ачллагаа/.й ьасоо; У - «дяьтр гонкой очистка тзаяляа; 1С - ке-витРд:юшйШ л.одуль; .11 - чу^ю^оато,;; - ыиг-иь с

Принципиальная сх«ма системы топливоподготовки с применением ультразвуковой и электрообработкл для -гоплие второй группы.

'---:— п^хп

щр

/

ш

V н N

Пояснения к рий.' 4

1 - цистерна основного запаса топлива; 2 - расходная топливная цистерна; 3 - фильтр грубой очистки топлива; 4 - толлязный насос каьиташонного модуля; Ь - толливоподкачнвающий насос; 6 - 1 генератор кавктацнч - диспергатор; 7 - паровой подогреватель топлива; о- фильтр тонкой очистки топлива; V - автоматический регулятор вязкости топлива;' 10 - генератор кавлтатуп - активатор; 11 -устройство для электрообработки топлива; 12 - главные двигатели; 13 - электропреобразователь; 14 - вентють о. лккбом для регулировки цикличности обработки топлива; 15 - дозирующий вентиль для ввода в топливо присадки; 16 - мерный бачок для присадки; IV - кави-тационный модуль -'диспергатоу с приспособлением для ввода лрисад-ки.

го

дусыотреть возможность непрерывной работы навигационного иодуля на ■ расходную цистерну и увеличить перепад давлений на генераторе кавитации.

Во всех трех схемах предусматривается возможность ввода присадки перед гавитакионнум модулем, установленным мезцу аепасной и расходной цистернами. Проведенные исследования показывают,' что еф-фективнооть действия прйспднй п вгом случае существенно возрастает.

В данной главе рассмотрены также .особенности, применения ультра^ звуковой казигеционной и элекгрообрабегкн в системах, топливоподготовки котельных установок с различными парамег^шми" топдивоподачй и предлокенп специальная конструкция навигационного модуля.

. основные чьводн . .'.;' ''

I. Показано, что аффект кявитационноЛ обработки топлив.склада- ; веется из двух составпяодих - диспергирования и кЫкрокрекйига и яяя их полной реализации необходима установка в системе гопливопрдг'отов-ки двух генераторов' кавитации. ' - .'• •. ".

?., Исследованы оптимальные режимы работа генератора ковигации. Показано, что необходимый перепад давлений на генераторе увеличивается с ростом протйьодавлётш. Кратность обработки зависит от содержания в топливе асфальтенов.'Для качественного диспергирования моторного топлива ДТ реобходима 10-кратная обработка.

3. Показано, что протекание <10д воздействиеакавйтеияи еффек-то микрокрекинга я топливе зависит от, оодеряанин" в' неч ксфаАьтевов. По этому принципу вел топлива мсгут бить, разделены '..на три группы. В первой ч 1рьтьей группах (содержание асфальтенов Иенее I ч более ■ 655) эффект чакуокрекичга- отсутствует или. незначителен! Во..»торой • группе топлнп (содержание ecjiy ^ьтьная. от 1 до ШО.эют эффект' мояет.. быть реализованi . '., • . г .' " "' ^" .

4, Исследовано влияние электрообработки на структуру и свойства топлив и предложена гипотеза механизма данного воздействия. Содержащиеся в топливе ассоциированные молекулы асфвльтенов представлены в виде диполей. При прохождении топлива через силовые линии поля на диполи действует момент сил, приводящий к деформации ассо-циатов и ослаблению межмолекулярных связей. Это обеспечивает улучшение распыла и смесеобразования, повышает качество сгорания.

5. Разработено устройство для электрообработки топлив в судовых системах топливоподготовки, представляющее собой цилиндрический конденсатор с изолированными электродами. Между ними движется топливо со скоростью около 0,5 м/с. Напряжение, подаваемое на электроды импуаьсное и составляет 10 кВ.

б.. Показана возможность применения наложения ультразвуковой кавитаниоиной и электрообработки топлив. За счет этого усиливается эффект диспергирования, снижается период задержки воспламенения топлива в цилиндре двигателя.

.. 7. Проведены стендовые и судовые испытания по оценке эффективности различных схем топливоподготовки с применением ультразвуковой и электрообработки. Для топлив первой, и третьей групп достигался эффект экономии топлива 3-5%. Генератор кавитации усггнсвливался между расходной и Запасной цистернами и работпл в режиме дисперга-тора. Для топлив второй группы снижение расхода сострвллло 6-1 При этом в системе топливоподготовки устанавливались два генератора кавитации: активатор (непосредственно перед дизелем) и диспергятор (между отстойной и запасной цистернами).

0. Исследована возможность применения ультразвуковой кявитаци-онной обработки при сжигании в котельных установках обводненных нефтеотходов. Показано, что при этом повышается качество процесса сгораии?, снижается токсичность отработавших газов, уменьшаются отложения сами на теПлопередаюших поверхностях котла, решается проб-

лема утилизации нефтеотходов.

9, Предложены схемы систем топливоподготовки с применением ультразвуковой кавитационной и электрообработки для топлив с различным содержанием асфальтенов. Даны рекомендации по их наладке и эксплуатации.

ПУБЛИКАЦИИ ПО. ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Методические основы подхода к решение задачи улучшения эксплуатационных качеств топлива за счет ультразвуковой и электрофизической обработки /Афанасьев A.B. //Сб.научн.трудов ЛИВТа. Автоматизация электрооборудования судов, портов и гидротехнических сооружений. - Л.: ЛИВТ, 1968. - C.I00-I05.

2. Влияние электрофизической обработки на эксплуатационные качества судовых топлив /Афанасьев A.B. //Сб.научн.трудов ЛИВТа. Автоматизация электрооборудования судов, портов и гидротехнических сооружений. - Д.: ЛИВТ, 1988. - C.I20-I26.

3. исследование воздействия электрического поля на поверхносг ное натяжение топлива /Иванов И.А., Афанасьев A.B. //Сб.научн.трудов ЛИВТа. Топливоиспользование и повышение эффективности судовых энергетических уотановок. - Л.: ЛИВТ, 1989. - C.I58-T66. .

К вопросу исследования механизма воздействия ультразвуково! и электрообр-.ботки на структуру, и свойства топлив. /Афрнасьев A.B. //Сб.научн.трудов ЛШ^а. Энергетика и управление на водном тренспо. те. - Д.: ЛИВГ, 1989. - C.I6-22.

5. Герасименко Н.П., Буланов М.А., Климов A.B., Афанасьев А.В Пути повышения эффективности использования Голлива на речном Флоте //Всесооз н.Науч.-прам. конф. "Проблемы энергетики транспорта. Сб.научн,тр. - И.: Транспорт, 1990. - C.7S-66.

6. Результаты стендовых испытаний различных видов обработки топлива перед подачей в дизель /Браславский М.И., Селиверстов М.В., Афанасьев A.B., Рюмин Е.А. //Сб.научн.трудов ЦНИИМФа. Эксплуатация энергетических установок и топливоиспользование на судах. - M.s Транспорт, I99I.t- С.68-70.

Отпечатано на ротопринте ЛИВТа ЛИВТ, Ьак. 104. Тир. 100. 10.Ю.У1

Оеспуттн О