Vliv vody na vlastnosti motorové nafty je tématem vědeckého článku o průmyslové biotechnologii, přečtěte si text výzkumné práce zdarma v elektronické knihovně CyberLeninka

Abstrakt vědeckého článku o průmyslové biotechnologii, autor vědecké práce — Melnik Yu., Minikaeva S. N., Pavlov S. B., Harlampidi H. E.

Byla provedena srovnávací analýza hlavních fyzikálních vlastností (viskozita, hustota, obsah zbytkové vody, teplota začátku krystalizace) vzorků emulzí voda-palivo v závislosti na jejich složení. Byly analyzovány jejich změny. Bylo zjištěno, že přidání vody v malém množství prakticky nemá vliv na fyzikální vlastnosti paliva, všechny hodnoty odpovídají GOST 305-82 – “Motorová nafta. Specifikace”.

Podobná témata vědeckých prací z oblasti průmyslové biotechnologie, autor vědecké práce — Melnik Yu., Minikaeva S. N., Pavlov S. B., Harlampidi H. E.

O mechanismech fázových transformací v kapkách emulze voda-palivo
Řízení hořlavosti emulze voda-palivo úpravou obsahu vlhkosti
Zlepšení kvality emulzí voda-palivo
Analýza fyzikálních a mechanických vlastností topného oleje a zařízení pro jeho efektivní přípravu a spalování
Hlavní ukazatele lodního paliva a jeho hlavní provozní vlastnosti
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Je provedena srovnávací analýza hlavních fyzikálních vlastností (viskozita, hustota, zbytkový obsah vody, teplota začátku krystalizace) testované emulze vody na bázi paliva v závislosti na jejím složení. Jsou analyzovány jejich změny. Bylo zjištěno, že přidání vody v nevýznamném množství prakticky neovlivňuje fyzikální vlastnosti paliva, všechny hodnoty odpovídají GOST 305-82 – „Nafta. Specifikace“.

Text vědecké práce na téma “Vliv vody na vlastnosti motorové nafty”

A. Yu. Mělník, S. N. Minikaeva, S. B. Pavlov,

VLIV VODY NA CHARAKTERISTIKY NAFTY

Klíčová slova: emulze voda-palivo, motorová nafta, kavitátory.

Byla provedena srovnávací analýza hlavních fyzikálních vlastností (viskozita, hustota, obsah zbytkové vody, teplota začátku krystalizace) vzorků emulzí voda-palivo v závislosti na jejich složení. Byly analyzovány jejich změny. Bylo zjištěno, že přidání vody v malém množství prakticky nemá vliv na fyzikální vlastnosti paliva, všechny hodnoty odpovídají GOST 305-82 — „Motorová nafta. Technické podmínky“.

Klíčová slova: emulze vody a paliva, motorová nafta, kavitátor.

Je provedena srovnávací analýza hlavních fyzikálních vlastností (viskozita, hustota, zbytkový obsah vody, teplota začátku krystalizace) testované emulze vody na palivo v závislosti na jejím složení. Jsou analyzovány jejich změny. Bylo zjištěno, že přidání vody v nevýznamném množství prakticky neovlivňuje fyzikální vlastnosti paliva, všechny hodnoty odpovídají GOST 305-82 – „Nafta. Specifikace“.

V současné době jsou úkoly úspory energie a environmentální bezpečnosti aktuální při provozu energetických palivových zařízení. Nejúspěšnějším řešením pro získání účinnějšího paliva ve světové praxi je použití emulzí voda-palivo – nového kapalného syntetického paliva, které vzniká výměnou tepla a hmoty energie “zesíťováním” vody s kapalnými nosiči energie. Zajímavé jsou emulze voda-palivo voda – topný olej, voda – motorová nafta, voda – benzín, voda – topný olej – uhelný prach.

Účinnost použití emulzí voda-palivo byla opakovaně potvrzena výzkumem mnoha autorů. Zlepšují se výstupní parametry elektráren, je možné dodatečné přeplňování, snižuje se tepelné namáhání součástí skupiny válec-píst a spotřeba paliva, spalovací komora se čistí od usazenin sazí a výrazně se snižují emise toxických a jedovatých látek ve výfukových plynech. Použití směsi voda-palivo jako paliva umožňuje použití vysoce účinných ve vodě rozpustných přísad, které by nebylo možné použít s dehydratovaným palivem, protože jsou v něm nestabilní a špatně rozpustné.[1,2]

V raných studiích ruských vědců [3-7] bylo zjištěno, že při přidání 17 % vody do paliva se množství oxidu uhelnatého (CO) snížilo o 50 % a oxidů dusíku (MOx) o 20 %, přičemž palivová účinnost dosáhla 5 %. Američtí vědci [8,9] publikovali zprávu o testování automobilových dieselových motorů na emulzi následujícího složení: motorová nafta – 80 %, voda – 19,3 % a emulgátor – 0,7 %. S takovou palivovou směsí bylo kromě snížení škodlivých emisí ve výfukových plynech dosaženo úspory čistého paliva až 8 %.

Doposud bylo provedeno obrovské množství zkušebních a provozních testů.

Studie ukázaly, že voda přidaná do paliva výrazně zintenzivňuje proces spalování paliva a zároveň snižuje emise produktů nedokonalého spalování a oxidů dusíku z výfukových plynů. Použití jiných metod ke snížení škodlivých emisí z výfukových plynů, i když vede ke snížení obsahu produktů nedokonalého spalování, automaticky zvyšuje emise oxidů dusíku a naopak.

Získání vzorků emulze voda-palivo různého složení. Smícháním činidel – destilované vody a motorové nafty v různých poměrech a jejich následným hydrodynamickým kavitačním zpracováním byly získány vzorky homogenní emulze voda-palivo (tabulka 1). Zpracování bylo provedeno na laboratorním zařízení (obr. 1). Zařízení obsahovalo kavitátor vyrobený ve tvaru Lavalovy trysky (obr. 2), připojený systémem hadic k odměrné nádrži. Nádrž byla připojena k elektrické čerpací jednotce pracující na základě působení elektromotoru.

Stanovení zbytkového obsahu vody. Zbytkový obsah vody ve vzorcích č. 1, č. 6, č. 10 a č. 14 byl stanoven podle GOST 2477-65 Dean-Starkovou metodou. Za tímto účelem se nejprve změří objem vody v odlučovači a poté se vypočítá hmotnostní podíl vody ve vzorcích pomocí vzorce:

X = ¥(/ř * 100, kde X je hmotnostní podíl vody, % hmotnostních; Y0 je objem vody v odlučovači, cm3; m je hmotnost vzorku, g. Pro zjednodušení výpočtu byla hustota vody při pokojové teplotě vzata jako 1 g/cm3 a číselná hodnota objemu vody v cm3 byla vzata jako číselná hodnota hmotnosti vody v g; při hmotnosti ropného produktu (100±0,1) g byl hmotnostní podíl vody vzat jako objem zachycené vody.

v přijímači pasti v cm.

Stanovení hustoty vzorku. Hustota vzorků emulze byla stanovena podle GOST 3900-85 pomocí hustoměru. Za tímto účelem byly nejprve odebrány vzorky podle GOST 2517-85 a poté byly odečteny hodnoty.

Míchací činidla 100 % DT 90 % DT, 10 % vody 90 % DT, 10 % vody 90 % DT, 10 % vody 90 % DT, 10 % vody 90 % DT, 10 % vody XNUMX % DT, XNUMX % vody

Vzorek č. 1 2 3 4 5 6

Doba zpracování – 10 min 20 min 30 min 40 min 60 min

Míchací činidla 95 % DT, 5 % vody 95 % DT, 5 % vody 95 % DT, 5 % vody 95 % DT, 5 % vody

Doba zpracování 10 min 20 min 30 min 40 min

Míchací činidla 98 % DT, 2 % vody 98 % DT, 2 % vody 98 % DT, 2 % vody 98 % DT, 2 % vody

Vzorek č. 11 12 13 14

Doba zpracování 10 min 20 min 30 min 40 min

hustota na horním okraji menisku stupnice hustoměru.

Stanovení viskozity vzorků.

Viskozita vzorků byla stanovena pomocí kapilárního skleněného viskozimetru VPŽ-1m. Za tímto účelem se nejprve změří doba průtoku určitého objemu kapaliny z odměrky kapilárou a poté se vypočítá kinematická viskozita vzorku pomocí vzorce:

V = g / 9.807 * T * K, kde V je kinetická viskozita kapaliny, mm2/s; g je gravitační zrychlení v bodě měření, mm/s2; T je doba proudění kapaliny, s; K je konstanta viskozimetru, K = 0,003371 mm2/s2.

Stanovení teploty začátku krystalizace. Teplota začátku krystalizace byla stanovena podle GOST 5066-91. Za tímto účelem se vzorek ochladí. Teplota začátku krystalizace je maximální teplota ukázaná teploměrem, při které se ve vzorku objeví první krystaly viditelné pouhým okem.

Analýza změn hustoty, kinematické viskozity a teploty začátku krystalizace ve vzorcích č.

6, 10, 14 nám umožňuje identifikovat obecný trend snižování těchto fyzikálních veličin ve srovnání s výchozí surovinou (tabulka 2). To je vysvětleno poklesem procentuálního obsahu vody ve vzorcích.

nádrž, 2 – asynchronní elektromotor, 3 – hadicový systém, 4 – kavitátor typu Fusonik, 5 – tlakoměr, 6 – elektrická čerpací jednotka. Šipky označují směr pohybu směsi

Všechny ukazatele motorové nafty odpovídají hodnotám GOST 305-82 – „Motorová nafta. Technické podmínky“.

Porovnání obsahu zbytkové vody ve vzorcích (tabulka 2) nám umožňuje dojít k závěru, že při míchání vody a motorové nafty a jejich následném kavitačním zpracování na tomto laboratorním zařízení je do emulze „zatlačeno“ přibližně U vody. Při stanovení obsahu zbytkové vody ve vzorcích Dean-Starkovou metodou po 48 hodinách byly získány následující údaje (tabulka 2). To naznačuje, že tato emulze voda-palivo je nestabilní.

Dnes je známo mnoho metod, které umožňují zlepšit proces spalování uhlovodíkového paliva. Jejich hlavním cílem je změna jeho fyzikálních a chemických vlastností. Například použití různých aditiv, úprava paliva v katalyzátorech, ozařování paliva elektromagnetickými poli atd. Při výběru té či oné metody jsou určujícími faktory často energetická náročnost a náklady. Přesto nejlevnější a energeticky nejúčinnější metodou zůstává nasycení paliva vodou před jeho vstřikováním do vznětového motoru.

Obr. 2 — Klasická Lavalova tryska: D^ — průměr difuzoru 15 mm; D*^ — průměr kondenzoru 20 mm; D^ — průměr průřezu 10 mm

Získané výsledky studie naznačují další studium vlivu vody na vlastnosti motorové nafty, jakož i vývoj tímto směrem.

Klíčová zjištění a závěry:

1. Přidání 2 % vody má malý vliv na fyzikální vlastnosti paliva. Parametry, jako je viskozita, hustota a teplota začátku krystalizace, odpovídají hodnotám GOST 305-82 – „Motorová nafta. Technické podmínky“. V důsledku toho je pozorován ekonomický efekt díky nižší spotřebě paliva.

2. Vzhledem ke slabému dopadu na zpracovávanou kapalinu, vzhledem k tomu, že kavitace nedocházela v celém objemu kapaliny a nebylo možné neustále udržovat optimální provozní režim, se výsledná emulze voda-palivo ukázala jako nestabilní a po 48 hodinách se oddělila. To se vysvětluje skutečností, že

je, že laboratorní zařízení použité ve výzkumu je navrženo pro zpracování viskóznějších, těžkých ropných produktů. Pro vytvoření stabilnějších emulzí voda-palivo a zlepšení kvalitativních charakteristik paliva je zapotřebí zařízení s jinými charakteristikami.

1. Klimentova G.Yu., Mavrin V.Yu. Palivové přísady pro dvoutaktní motory // Věstník Kazaňské technologické univerzity. – 2010. – č. 10. – s. 323 – 326.

2. Kemalov A.F., Kemalov R.A., Valiev D.Z. Význam používání aditiv do motorové nafty pro domácí vozový park // Věstník Kazaňské technologické univerzity. – 2010. – č. 10. – s. 636 – 638.

3. Agajev F.M. Použití emulzí ve vznětových motorech // Věstník Akademie věd Ázerbájdžánské SSR. Série fyzikálních, matematických a technických věd. – 1961. – č. 6, – s. 57 – 66.

4. Ivanov V.M. Palivové emulze. – M.: Akademie věd SSSR, 1962. – 274 s.

5. Lebeděv O.N., Somov V.A., Sisin V.D. Emulze voda-palivo v lodních dieselových motorech. – L.: Sudostroenie, 1988. -108 s.

6. Lerman E.U., Gladkov O.A. Vysoce koncentrované emulze voda-palivo – účinný prostředek ke zlepšení environmentálních vlastností lehkých vysokorychlostních dieselových motorů // Motorostroje. – 1986. – č. 10, – s. 35 – 37.

7. Tuv I.A. Spalování zvodněných topných olejů v lodních kotlích. – L.: Sudostroenie, 1968. č. 10. – 314 s.

8. Lawson A., Last AY Modifikovaná paliva pro vznětové motory aplikací nestabilizovaných emulzí // SAE Technical Paper Series/ 1979/ – č. 790925 – 16 s.

9. Thomson RV, Thorp J., Armstrong G., Katsoulakos P. Spalování emulgovaných paliv ve vznětových motorech // Trans. Jnst. Mar. Eng. — 1981. V.93. — s. 19–25.

Vzorek č. 1 6 10 14

Hustota, g/cm3 0,825 0,830 0,828 0,825

Kinematická viskozita, mm2/s 3,2698 3,5226 3,4350 3,3575

Teplota začátku krystalizace, °C — 21,6 — 20,8 — 21,0 — 21,5

Zbytkový obsah vody – 2,0 % 0,9 % 0,4 %

Zbytkový obsah vody po 48 hodinách – 0 % 0 % 0 %

© A. Ju. Melnik — postgraduální student katedry obecné chemické technologie KNITU; S. N. Minikajeva — inženýrka téhož oddělení; S. B. Pavlov — vedoucí laboratoře téhož oddělení; H. E. Harlampidi — doktor chemických věd, prof., vedoucí katedry obecné chemické technologie KNITU, [email protected].