Горючее для автомобиля из водопроводного крана. Эмульсия бензина и воды


Способ получения бензино-водно-спиртовой эмульсии

Способ получения бензино-водно-спиртовой эмульсии относится к производству моторных топлив, в частности получению высокооктанового бензина, и может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ заключается в смешении бензина 80-85 мас.%, воды 9,47-10 мас.% и эмульгатора 0,53 мас.% при дополнительном введении спирта (С1-С5) в количестве 5-10 мас.%, полученные эмульсии, содержащие бензин, спирт и воду, позволяют избегать нежелательных явлений, связанных с низкой стабильностью смесей в присутствии воды. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к производству моторных топлив, в частности получения высокооктанового бензина, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известны способы получения водно-топливной эмульсии (1), включающие подачу в топливо другого компонента, как без использования стабилизирующего агента, так и с использованием стабилизатора.

Известен способ эмульгирования с помощью роторной мельницы (2) со скоростью 1650 об/мин.

Известны способы получения устойчивых эмульсий (3) типа масло/вода при использовании в качестве диспергирующего агента анионного ПАВ, который первоначально смешивают с водой, а затем к полученной смеси добавляют стабилизатор неионное ПАВ.

Известные способы получения водно-топливной эмульсии обеспечивают их стабильность всего лишь на несколько минут. Кроме того, эмульсии типа масло в воде оказывают сильное коррозирующее действие на топливную аппаратуру и по этой причине не используются.

Известен способ получения эмульсионного топлива (4). Способ включает смешение эмульгатора с топливом и последующее добавление воды к получению смеси. Основным недостатком этого способа является получение эмульсии, обладающей низкой стабильностью. Для эмульсии легкого топлива (дизельное топливо, бензин) стабильность сохраняется от нескольких минут до нескольких десятков минут. Для изготовления водно-топливных эмульсий используются способы, позволяющие, как правило, получить эмульсию типа воды в масле (обратная эмульсия), так как эмульсии типа масло в воде (прямая эмульсия) оказывают сильное коррелирующее действие на топливную аппаратуру. Однако эмульсии легкого топлива типа вода в масле нестабильны.

Ближайшим аналогом является способ получения водно-топливной эмульсии (5), включающий смешение топлива, воды и стабилизатора поверхностно-активного вещества. Смешение осуществляется в узле эмульгирования при одинаковом исходном массовом соотношении топлива и воды или избытке воды с принудительной циркуляцией формируемой эмульсии при постепенном введении в нее топлива до заданного соотношения топлива и воды. Способ осуществляют, одновременно смешивая воду, стабилизатор и топливо. Введение топлива в формируемую эмульсию осуществляют при соотношении скоростей их потоков 1:1:50. Последовательность смешивания такова, что к воде добавляют стабилизатор, а затем топливо.

Недостатком данного способа являются недостаточно высокие экологические характеристики целевого продукта, его детонационные и пусковые свойства и высокая седиминтация.

Одной из наиболее серьезных проблем при применении бензино-спиртовой смеси является их низкая стабильность и, в особенности, чувствительность к воде.

Задачей изобретения является устранение вышеописанных недостатков.

Сущность изобретения заключается в получении гомогенных и эмульсионных композиций моторных топлив на основе бензиновых фракций, воды и высокооктановых кислородосодержащих соединений при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ) как стабилизаторов эмульсии, вовлекаемых в небольшом количестве.

Поставленная задача получения бензино-водно-спиртовой эмульсии решается путем смешения топлива, воды и эмульгатора, в следующем соотношением компонентов: бензина 80-85 мас.%, воды 9,47-10 мас.% и эмульгатора 0,53 мас.%, с дополнительным введением спирта (С1-С5) в количестве 5-10 мас.%.

На чертеже представлена схема лабораторной установки эмульгирования бензино-метанольных смесей, где

1 - емкость для эмульгирования,

2 - термостат,

3,4 - термометры,

5,6,7 - емкости,

8,9,10 - вентили,

11 - шприц,

13 - мешалки,

14 - электродвигатель,

15 - пробоотборник,

16 - насос.

Пример осуществления способа

Приготовление бензино-спиртовых эмульсий происходит в сосуде 1 емкостью 500 мл, термостатируемой термостатом 2. Температура воды в термостате фиксируется термометром 3 и регулируется при помощи контактного термометра 4. Метанол, вода и газоконденсатный бензин подаются соответственно из емкостей 5, 6, 7. Для регулирования их расхода служат вентили 8, 9, и 10. Подача эмульгатора в сосуд 1 осуществляется при помощи медицинского шприца 11 и специального дозирующего устройства 12. Перемешивание жидких фаз осуществляется с помощью ультразвуковой мешалки 13, которая работает от электродвигателя 14. Для дополнительного перемешивания и повышения однородности эмульсии, ее дисперсности, а также для удобства отбора проб (проба отбирается через кран 15) смесь дополнительно перекачивается насосом 16 производительностью 57,6 л/ч и возвращается вновь в емкость. В смесь, согласно изобретению, содержащую 80 мас.% прямогонного бензина, 10 мас.% воды, вводились различные эмульгаторы и до 100 мас.% этанола. Эмульсия, стабильность которой сохранялась в течение 24 часов, является не расслаивающейся. Результаты представлены в таблице.

Наименов. реагента Количество добавляемого реагента, мас.%
0,05 0,1 0,2 0,53 1,0 5,0
Пентол не рассл. - - - - -
Неонол не рассл. - - - - -
ОП-7 рассл. не рассл. - не рассл. - -
ОП-10 не рассл. - - не рассл. - -
Синтанол рассл. рассл. не рассл. - - -
Интанол рассл. не рассл. - - - -
Смесь СЖС - - - - - не рассл.

Таким образом, полученные эмульсии, содержащие бензин, этанол и воду, позволяют избегать нежелательных явлений, связанных с низкой стабильностью бензино-метановых смесей в присутствии воды. Вода в данном случае выполняет функцию антидетонационной добавки, подавляет калильное зажигание (неуправляемое воспламенение рабочей смеси), снижает температуру в камере сгорания, токсичность отработанных газов и пожароопасность. Вода в исходном виде является, прежде всего, балластной добавкой, снижающей цикловые давления и температуру.

Источники информации

1. Пат. Японии №57-205400.

2. Пат. США №4394131.

3. Заявка Японии №1-252697.

4. WO 85/04183.

5. RU Пат. 2100413 Кл. 6 C10L 1/32.

Способ получения бензино-водно-спиртовой эмульсии, включающий смешение топлива, воды и стабилизатора - поверхностно-активного вещества, отличающийся следующим соотношением компонентов, мас.%: бензин 80-85, вода 9,47-10, эмульгатор 0,53 при дополнительном введении спирта (С1-С5) в количестве 5-10 мас.%.

www.findpatent.ru

Гибридное эмульсионное топливо | Банк патентов

Изобретение относится к гибридному эмульсионному топливу, включающему углеводород, воду, спирт и поверхностно-активное вещество, характеризующееся тем, что топливо представляет собой устойчивую эмульсию прямого типа, а в качестве углеводорода используют бензин, или керосин, или дизтопливо при следующем соотношении компонентов, об.%: бензин, или керосин, или дизтопливо - 70, вода - 18-30, спирт этиловый 0-12, ПАВ, ОП-7 - 0,3-0,8. Гибридное эмульсионное топливо отличается простотой изготовления, не требующей применения специальной техники, а также легко восстанавливается в процессе эксплуатации гибридного топлива. 6 пр.

Изобретение относится к топливной энергетике и может быть использовано для повышения пожарной безопасности углеводородного топлива при транспортировке, хранении и применении.

Известны высококонцентрированные эмульсии масла в воде - прямого типа, состоящие из нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива и т.д.), воды и эмульгатора.

Сравнительные испытания этих продуктов по отношению к топливу в чистом виде показывают: меньшую скорость испарения; большую устойчивость к утечке и расплескиванию при ударном повреждении или пробое емкости; труднее воспламеняются и обладают гораздо меньшей скоростью распространения пламени; пламя легче тушится водой [1].

Так, например, топливная эмульсия с содержанием 97% топлива и 3% остальных компонентов - водная эмульсия, названная JD-1, обнаружила заметное уменьшение продолжительности воспламенения. Причем, чем более текучая эмульсия, тем в большей степени ее свойства приближаются к свойствам немодифицированного топлива, включая продолжительность воспламенения. Продолжительность воспламенения жидкой эмульсии на 47,5% меньше чем у исходного JP-4; у средневязкой эмульсии - на 60,4% и консистентной эмульсии на 76,7%. В случае геля эта величина уменьшена на 85%.

Известны также водоэмульсионные топлива вода в масле - эмульсии обратного типа, которые получают на основе высоковязких нефтепродуктов (мазут, дизельное топливо) с использованием маслорастворимых поверхностно-активных веществ.

Водоэмульсионные топлива этого вида в ряде случаев эффективнее исходных безводных нефтепродуктов, как по экологическим, так и по экономическим показателям. Наибольшая экономия дизельного топлива 3-5%, составляет для эмульсий с 20%-ным содержанием воды, наименьшие потери энергии и наибольшее увеличение коэффициента полезного действия топлива для эмульсий с 10%-ным содержанием воды [2].

Недостатком топлива на основе водных эмульсий как прямого, так и обратного типа является относительно высокая температура замерзания воды, что при минусовых температурах неизбежно приводит к расслаиванию и соответственно к ухудшению эксплуатационных свойств горючего.

Наиболее близким по назначению, составу и устойчивости эмульсии является состав топливного геля [3], принятый нами за прототип.

Топливный гель содержит в качестве поверхностно-активного вещества продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена, воду, углеводород и спирт при следующем соотношении компонентов, об.%:

ПАВ 0,10
Вода 1,40
Спирт этиловый 0,50
Керосин Остальное до 100

Топливный гель отличается высокой устойчивостью при хранении, устойчивостью к вибрации и высокотемпературному воздействию, что важно при использовании горючего в авиационной и ракетной технике, а также при доставке топлива в чрезвычайных ситуациях методом десантирования.

Недостатком состава является необходимость, для получения высококонцентрированной устойчивой эмульсии - геля, поэтапного порционного введения горючего в малый объем водного раствора эмульгатора, при интенсивном перемешивании. Использование при крупнотоннажных производствах специальных устройств - коллоидных мельниц.

Другим недостатком состава геля является невозможность его использования в современных двигателях внутреннего сгорания и топливных энергетических установках из-за низкой текучести.

Этого недостатка лишен состав пенообразной эмульсии, который упрощает ее производство и восстановление в процессе эксплуатации при следующем соотношении компонентов, об.%:

Бензин, керосин, дизтопливо 70
Вода 18-30
Спирт этиловый 0-12
ПАВ, ОП-7 0,3-0,8

Состав может быть получен обычным встряхиванием или при кратковременном интенсивном перемешивании компонентов.

Для получения составов согласно изобретению используют следующие вещества и оборудование.

Поверхностно-активное вещество ОП-7, ГОСТ 8433-81. (Продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена).

Вода питьевая.

Бензин А-80 неэтилированный марки «нормаль-80» класс 4.

Керосин осветительный КО-25 ТУ 38-401-58-10-01.

Дизтопливо - летнее.

Спирт этиловый ГОСТ 18300.

Эмульсию получают в прозрачных сосудах из стекла или полиэтилена, для проведения визуальных наблюдений за консистенцией и устойчивостью системы к расслаиванию.

Для долгосрочных испытаний при минусовых температурах используют бытовой холодильник с морозильной камерой, позволяющей выдерживать образцы при температуре - минус 25°С.

Пример 1.

В емкость помещают 30 мл водного раствора с содержанием 0,3 г эмульгатора ОП-7. Затем добавляют 70 мл бензина А-80. При интенсивном встряхивании получают устойчивую молочного цвета эмульсию.

Содержание компонентов, об.%:

Бензин А-80 70
Вода 30
ПАВ, ОП-7 0,3

Эмульсия при выдерживании в морозильной камере при температуре минус 25°С затвердевает. После размораживания эмульсия не теряет прежних свойств.

Пример 2.

В емкость помещают 6 мл водного раствора с содержанием 0,6 г эмульгатора ОП-7, затем добавляют 70 мл бензина А-80 и встряхивают. После этого добавляют 24 мл 50% спирта. При встряхивании получают устойчивую молочного цвета эмульсию.

Содержание компонентов, об.%:

Бензин 70
Вода 18
Спирт этиловый 12
ПАВ, ОП-7 0,6

Эмульсия не расслаивается при комнатной температуре более 5 суток и остается текучей при температуре минус 25°С. В случае частичного расслаивания при хранении, быстро восстанавливается после перемешивания.

Пример 3.

В емкость помещают 30 мл водного раствора с содержанием 0,3 г эмульгатора ОП-7. Затем добавляют 70 мл керосина. При интенсивном встряхивании получают устойчивую молочного цвета эмульсию.

Содержание компонентов, об.%:

Керосин 70
Вода 30
ПАВ, ОП-7 0,3

Эмульсия при выдерживании в морозильной камере при температуре минус 25°С затвердевает. После размораживания эмульсия не теряет прежних свойств.

Пример 4.

В емкость помещают 6 мл водного раствора с содержанием 0,6 г эмульгатора ОП-7. 3атем добавляют 70 мл керосина и после встряхивания 24 мл 50% спирта. При перемешивании получают устойчивую белую эмульсию.

Содержание компонентов, об.%:

Керосин 70
Вода 18
Спирт этиловый 12
ПАВ, ОП-7 0,6

Эмульсия длительно не расслаивается при комнатной температуре и остается текучей при минус 25°С.

Пример 5.

В емкость помещают 30 мл водного раствора с содержанием 0,3 г эмульгатора ОП-7. Затем добавляют 70 мл дизельного топлива и после интенсивного встряхивания получают устойчивую эмульсию.

Содержание компонентов, об.%:

Дизельное топливо 70
Вода 30
ПАВ, ОП-7 0,3

Эмульсия устойчива при комнатной температуре.

При выдерживании в морозильной камере при температуре минус 25°С эмульсия затвердевает, но после размораживания не теряет прежних свойств.

Пример 6.

В емкость помещают 8 мл водного раствора, с содержанием 0,8 г ОП-7, а затем добавляют 70 мл дизельного топлива и встряхивают до образования белой эмульсии. После этого добавляют 24 мл 50% этилового спирта в воде. После интенсивного встряхивания образуется стойкая эмульсия.

Содержание компонентов, об.%:

Дизельное топливо 70
Вода 18
Спирт этиловый 12
ПАВ, ОП-7 0,8

Эмульсия не расслаивается при комнатной температуре не менее 5 суток, затем наблюдается медленное расслаивание. Система после практически полного расслаивания при встряхивании быстро восстанавливает свои прежние свойства. Эмульсия не замерзает при минус 25°С.

Эмульсия отличается высокой устойчивостью при хранении. При замораживании и размораживании не изменяет своих свойств.

Соотношение воды к спирту в эмульсиях, приведенных в примерах 1-6, является величиной зависимой от оптимальной температуры эксплуатации составов. Уменьшение содержания углеводородов в эмульсиях энергетически нецелесообразно.

Производство эмульсии в более крупных масштабах показывает, что предлагаемые составы относительно легко эмульгируются, а в случаях частичного расслаивания при хранении могут быть легко восстановлены любыми способами перемешивания.

Дополнительным преимуществом является возможность введения в состав эмульсии различных добавок (водорастворимых, спирторастворимых, маслорастворимых), улучшающих эксплуатационные свойства топлива.

В целом, смеси углеводородов без посторонних примесей отличаются более высокой устойчивостью при хранении.

Литература

1. Michael L. Yaffee. Aviation Week and Space Technology. T. 85, №1, 1966, s.36-41.

2. Н.И. Редкина, Г.С. Ходаков. Механохимия и технологические свойства водных эмульсий высоковязких нефтепродуктов. Теоретические основы химической технологии. 2002, том 36, №4, с.433-438.

3. Патент RU №2399649, МПК C10L 1/32, 1/16, 20.09.2010 Бюл. №26.

bankpatentov.ru

Горючее для автомобиля из водопроводного крана

Гемогенизатор. Устройство для производства горючего.Петербургскими учеными из Технологического института создан удивительный прибор. Он позволяет использовать в качестве добавок к бензину и дизельному топливу обыкновенную воду из водопровода. О том, какие новые свойства получает разбавленное водой горючее и что происходит с двигателем внутреннего сгорания, нашему корреспонденту рассказали создатели "Компактного виброкавитационного гомогенизатора" — кандидаты технических наук Юрий Пименов и Наталья Ефимова.

Для того чтобы говорить о сегодняшнем использовании воды в качестве дополнительного ингредиента в топливе, стоит вспомнить, что первые дизели работали на смеси, состоящей из воды и угольной пыли. Мы же хотим рассказать о добавке воды в бензин или дизельное топливо.

Что же дает вода, смешанная с топливом и залитая в бензобак?

Происходит более полное сгорание топливной смеси в цилиндрах двигателя. Экономия топлива составляет примерно 10-15 процентов. Понижается нагрев мотора и соответственно угар масла. Открывается возможность использовать более дешевые и низкосортные марки горючего. Добавка воды позволяет заливать в бак 76-й бензин вместо 92-го, а дизельное топливо можно разбавлять почти на 30 процентов мазутом.

Значительно снижается токсичность отработавших газов. Содержание окислов азота уменьшается в 20 раз.

Конечно, чтобы получить все эти преимущества, необходимо научиться составлять водно-бензиновые коктейли и, самое главное, найти способ доставки полученной смеси в камеру сгорания.

Вода в обычном состоянии (и это знают все) чаще используется для тушения горения. Необычное же ее состояние способствует процессу горения и является своеобразным регулятором этого процесса.

Под необычным состоянием Н20 мы понимаем не пар или лед, а субстанцию, распыленную на мельчайшие капли, мельче, чем туман. Только в таком виде вода может проникнуть через топливные фильтры и попасть в цилиндры двигателя.

Кроме того, воду необходимо не только распылить, ее нужно в определенной пропорции смешать с горючим. Исследования показали, что наиболее благоприятной для работы мотора становится смесь, содержащая 10 -15 процентов воды.

Смешать воду с бензином или дизельным топливом, то есть получить определенного вида эмульсию довольно сложно. Дело в том, что при этом смешивании могут получаться различные "конструкции". Капля воды может содержать в себе более мелкую каплю горючего, или капля горючего заключит в себя каплю воды. Капли также могут находиться рядом друг с другом, либо могут возникать иные капельные "союзы".

Единственным приносящим пользу вариантом является положение, при котором мельчайшая капля воды содержится в капле топлива. Только при такой конструкции

эмульсии вода улучшает свойства основного горючего. Добиться создания такой конструкции позволяет специальное устройство с необычным названием "гомогенизатор".

Конструктивно прибор представляет собой своеобразный смеситель, который распыляет на мельчайшие капли воду и топливо и смешивает их в гомогенную (однородную) эмульсию.

После запуска двигателя с залитой в бак эмульсией наблюдается выход большого количества дыма — это прогорает весь скопившийся в моторе нагар. Через несколько минут работы дым пропадает и запаха отработавших газов почти не ощущается. Вода, входящая в состав топлива, оказывает сильное моющее действие. Полностью пропадает сажа.

Мы пробовали различные способы заправки машины эмульсией. Заливали в бак приготовленную в стационарных условиях эмульсию и устанавливали прибор, готовящий смесь прямо на автомобиле. Второй способ оказался значительно надежнее. Эмульсия поступает в двигатель свежеприготовленная, и ее запас не ограничен. Для использования необходимо только установить гомогенизатор и дополнительный бачок с водой.

По размерам и внешнему виду гомогенизатор напоминает небольшую автомобильную водяную помпу. Он позволяет вводить воду из специального бака и другие компоненты по заранее составленной программе в зависимости от режима работы двигателя. В воду добавляется небольшое количество поверхностно активных веществ, которые делают эмульсию более устойчивой к расслоению.

Если рассматривать полученную эмульсию под микроскопом, то можно увидеть, что внутри крупных капель находятся мелкие капли. Повторимся, только такая "конструкция" частиц топлива, размером менее 2 мкм, может успешно пройти через топливные фильтры и сгореть в цилиндрах двигателя с наибольшей отдачей.

Способ изменения состава горючего и конструкция гомогенизатора защищена почти десятком патентов.

Сочетание водяных присадок с катализатором делают работу ДВС абсолютно безвредной.

Чтобы разработать способ насыщения топлива водой и сделать работу двигателя внутреннего сгорания экологически безопасной, мы потратили много лет.

Такой фразой ученые закончили свой рассказ о том, как можно улучшить работу ДВС и обезопасить окружающую среду. О промышленном выпуске гомогенизатора в России, наверное, будут беспокоиться наши потомки. Так уж у нас повелось. А жаль.

Текст и фото: Владимир Дьяконов(публикуется с разрешения автора)

www.auto-piter.net

Топлива с добавками воды

Топлива с добавками воды

Первые попытки применения воды в рабочих процессах двигателей внутреннего сгорания были предприняты почти одновременно с их появлением. Еше на заре эры автомобилизации для улучшения работы двигателя Р. Ленуара использовалась подача воды в горючую смесь. В 1884 г. Р. Банки (Венгрия) и позже, в 1906 г., И. Оствальд (Германия) создали двигатели с впрыском воды. В 30-е, годы ряд зарубежных фирм начали повсеместно использовать впрыск воды для повышения мощности двигателей. Так, в 1937 г. был испытан автомобиль «Оре!» с увеличенной на 10% мощностью двигателя за счет повышения степени сжатия с 5,4 до 7,7. Для обеспечения бездетонационной работы в двигатель подавали 20–35% воды (от расхода топлива).

В СССР примерно в это же время такой прием начали широко применять в тракторных двигателях. На протяжении 30– 40-х годов в различных районах страны мощность и экономичность тракторов была повышена на 10% и более за счет; применения впрыска воды. Для подачи воды использовали разнообразные способы – от простейших устройств с ручным управлением до промышленно изготавливаемых приборов, автоматически регулирующих впрыск воды. С 1941 г. этот метод использовали для внутреннего охлаждения поршневых авиационных двигателей с целью их форсирования на отдельных режимах, что позволило при употреблении высокооктановых бензинов Б-100/130 увеличивать мощность двигателей при взлете до 30%.

В 1947–1948 гг. советские исследователи разработали и рекомендовали применять водно-топливные эмульсии, обладающие преимуществами по сравнению с прямой подачей воды*. Тем не менее автомобилисты продолжали проявлять интерес к прямой подаче воды, которая позволяла получить эффект с помощью сравнительно простых устройств. Так, в 1953– 1954 гг. группа водителей на автобусах ЗИС-155, дооборудованных устройствами для впрыска воды, проехала около 40 тыс. км, сэкономив 6–7 л бензина на каждых 100 км пробега. В ходе широких эксплуатационных испытаний автомобили ЗИС-155 проработали с впрыском воды около 60 тыс. км, экономия топлива составила в среднем 4%. В обоих случаях экономия топлива достигалась за счет установки при работе па низкооктановом бензине наивыгоднейшего угла опережения зажигания. Однако в связи с организацией массового производства высокооктановых бензинов работы по использованию впрыска воды практически были прекращены.

В современных условиях повсеместной переориентации на пефтесберегающие технологии применение добавок воды рассматривается, главным образом, как способ снижения детонационных требований двигателя и, тем самым, экономии высокооктановых компонентов бензинов за счет снижения их октанового числа .

* Ефремов П. К. Работа двигателей внутреннего сгорания на бензоводных растворах/В сб. «Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств», г. Харьков:

Рис. 4.15. Впрыск воды в диффузор карбюратора

Прямая подача воды. Прямая подача воды в автомобильные двигатели обычно осуществляется следующими способами: 1) постоянная подача неизменного количества воды независимо от режима работы двигателя; 2) регулируемая подача воды, которая обеспечивает ее определенную долю в топливной смеси; 3) регулируемая подача воды с переменным расходом в соответствии с режимом работы двигателя. Наибольший практический интерес представляет последний способ, поскольку вода может подаваться в жидком и парообразном виде во впускной трубопровод либо непосредственно в цилиндры двигателя. И эта схема получила широкое распространение. В ней с помощью достаточно простых устройств регулируется подача воды в соответствии с режимом работы двигателя (рис. 4.15).

При прямой подаче воды в двигатель происходит снижение температуры сгорания в результате расхода тепла на подогрев и испарение воды, уменьшение скорости сгорания топливной смеси, уменьшение работы в такте сжатия, уменьшение тепловых потерь. При анализе индикаторных диаграмм рабочего процесса карбюраторных двигателей с дополнительной подачей воды установлено, что при содержании воды до 20–40% уменьшается работа сжатия, однако снижается максимальное индикаторное давление, в результате индикаторная мощность двигателя практически не изменяется.

Антидетонационный эффект воды изучен недостаточно и определяется тремя факторами: охлаждением рабочей смеси, снижением температуры сгорания и внутренним охлаждением камеры сгорания. В целом каждые 10% (масс.) воды повышают октановое число бензина на 2–3 единицы.

На практике антидетонационный эффект воды может быть реализован одним из трех способов: установкой оптимального угла опережения зажигания при работе на товарном бензине, переходом на более низкооктановый бензин при сохранении заводских регулировок автомата опережения зажигания и повышением степени сжатия двигателя. Наибольший интерес для эксплуатации представляют первые два способа. Бездетонационная работа двигателей на товарных бензинах обеспечивается заводской регулировкой автомата на более поздний угол опережения зажигания, допустимое отклонение которого от оптимального ограничивается снижением мощности или экономичности двигателя на 5%. Поэтому, с учетом эксплуатационных режимов работы автомобиля суммарная экономия топлива при оптимальном угле опережения зажигания для новых двигателей не превысит 2–3%. Однако во время эксплуатации наблюдается рост детонационных требований двигателей – в среднем на 4–6, а в отдельных случаях и на 10–15 единиц, что обычно компенсируется дополнительной корректировкой угла зажигания и ведет к еще большему ухудшению экономических показателей. В этом случае использование впрыска воды в сочетании с оптимизацией угла опережения зажигания может повысить экономичность автомобиля на 4–7%.

Антидетонационный эффект воды можно усилить с помощью водорастворимых антидетонаторов, например фенольных соединений и соединений калия.

Добавка воды изменяет состав отработавших газов карбюраторного двигателя. В наименьшей степени это сказывается на концентрации оксида углерода и более существенно – оксидах азота: при любом способе подачи воды содержание N0; снижается на 8–10% на каждые 10% добавляемой воды. Уменьшение концентрации оксидов азота объясняется снижением температуры в камере сгорания и в какой-то мере уменьшением скорости сгорания топливной смеси. В то же время добавка воды способствует повышению концентрации суммарных углеводородов. Степень увеличения выбросов углеводородов зависит от конструктивных особенностей двигателя, режима его работы, а также способа подачи воды.

Использование воды в составе водно-топливных эмульсий. Водно-топливные эмульсии представляют собой смесь из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых (дисперсная фаза) в виде мельчайших капель равномерно распределена в другой (дисперсионной среде). Эмульсии (рис. 4.16) являются коллоидными дисперсными системами, что и определяет специфику их физико-химических свойств.

Рис. 4.16. Строение эмульсий типа масло – вода (а) и вода – масло (б):1 – частицы эмульгатора; 2 – сольватиый слой; 3 – топливо; 4 – вода

Концентрированные эмульсии, как правило, неустойчивые системы. Согласно современным воззрениям, термодинамическая стабильность эмульсий может быть достигнута только при снижении поверхностного натяжения на границе раздела фаз и выполнении ряда других требований. В этом случае происходит, так называемое, самопроизвольное эмульгирование, в результате которого получается эмульсия с каплями дисперсной фазы вполне определенного размера, зависящего лишь от внутренних параметров системы. Устойчивость, или стабильность, эмульсий обеспечивается в первую очередь присутствием эмульгатора. В качестве эмульгаторов-стабилизаторов применяют различные синтетические ПАВ , которые добавляют в количестве не более 0,2%, что практически не отражается на эксплуатации двигателя.

При умеренных концентрациях воды (до 10%) ее влияние на важнейшие показатели качества топлива незначительно. Однако при концентрации воды свыше 20% значительно повышается теплота испарения, изменяется фракционный состав, в частности повышаются температуры начала кипения и 50%-го отгона, снижается давление насыщенных паров и скорость испарения с поверхности. В целом это ведет к ухудшению пусковых свойств и показателей работы двигателя, особенно в период прогрева и при работе на переходных режимах.

Антидетонационный эффект водно-топливных эмульсий несколько выше, чем при остальных способах подачи воды. Цетановые числа дизельных топлив при этом снижаются вследствие уменьшения температуры факела распыливания топлива, вызванного испарением воды; это снижение пропорционально концентрации водной фазы.

Вода в эмульсии типа «вода – масло» оказывает дополнительное влияние на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Это обусловлено дроблением капель эмульсии в горячей среде, получившим название «микровзрывов», или внутрикапельного распыления. Именно вторичное распыление, способствующее гомогенизации заряда, интенсификации смешения воздуха и топлива и повышению полноты сгорания топливной смеси, определяет возможность улучшения экономичности автомобильных двигателей по сравнению с прямой подачей воды.

Исследования последних лет показали, что характер работы карбюраторных двигателей на водно-топливной эмульсии аналогичен работе его с прямой подачей воды во впускной коллектор . Этот факт свидетельствует о том, что хорошее внешнее смесеобразование в современных карбюраторных двигателях и подогрев топливной смеси сводит влияние эффекта вторичного распыления эмульсии к минимуму. Улучшение в некоторых случаях топливной экономичности, как правило, обусловлено антидетонационным эффектом водной фазы либо переходом от мощностного к экономичному составу топливовоздушной смеси благодаря ее фактическому обеднению при использовании эмульсии.

В отличие от карбюраторных двигателей при изучении работы дизелей на водно-топливных эмульсиях отмечается повышение индикаторного к. п. д. в основном за счет лучшего смесеобразования и сгорания. При этом значительно изменяется характер индикаторных диаграмм. Обобщение результатов испытаний дизелей показало, что при использовании эмульсий с концентрацией воды 10–20% удельные расходы топлива снижаются на 2–4%.

Для применения водно-топливных эмульсий на автомобильном транспорте можно использовать заранее приготовленные эмульсии или приготавливать их непосредственно на борту автомобиля. Каждый из вариантов имеет преимущества и недостатки. Так, в первом случае необходимость модификации системы питания двигателя сведена к минимуму, в то время как организация эмульгирования на автомобиле требует усложнения топливоподающей аппаратуры. Однако использование заранее приготовленных эмульсий менее предпочтительно из-за их плохой устойчивости, высоких температур застывания и др.

auto-dnevnik.com

от А до Я, от ГОСТ до эксплуатации

Метка «эмульсии»

23.06.12 09:48 Содержание воды в дизельном топливеВ дистиллятных топливах допускаются лишь следы воды, в тяжелых топливах - до 0,3%. Зарубежные тяжелые топлива обычно содержат около 0,5% воды, международные стандарты допускают воду в количестве 1%, а отечественные - до 2%. Вода обычно попадает в топливо в процессах транспортирования и бункеровки. Поэтому необходимо отбирать пробу топлива в течение всей бункеровки и проверять ее на содержание воды сразу же по окончании бункеровки. Вода является крайне нежелательным компонентом топлива, так как глобулы воды коагулируют вокруг себя асфальто-смолистые соединения топлива, способствуя их выпаданию в шлам. Наличие воды вызывает коррозию прецизионных пар ТНВД и форсунок, ухудшает распыливание топлива, понижает теплоту его сгорания. Вода относительно легко отделяется от дистиллятных топлив и уходит в отстой. Процесс очистки тяжелых топлив от воды протекает значительно сложнее, как в силу меньшей разности их плотностей и большой вязкости, так и вследствие того, что часто тяжелые топлива образуют с водой стойкие эмульсии. Для ускорения и улучшения отстаивания рекомендуется поддерживать температуру 60-70°С, а сепарирование осуществлять в режиме пурификации при возможно меньшей подаче. В случае, если эмульсия очень стойкая и доступными мерами ее разрушить не удается, можно рекомендовать прогнать топливо насосами 2-3 раза по замкнутому контуру с тем, чтобы обеспечить более равномерный состав эмульсии с малыми размерами глобул воды, и использовать ее в качестве топлива для двигателя. Наиболее опасным является попадание в топливо морской воды, при наличии которой растет интенсивность электрохимической коррозии деталей топливной аппаратуры. читать далее »

20.06.12 00:50 Отливка корпусных деталей в оболочковые формы. Отливка корпусных деталей производится и в оболочковые формы. При данном способе литья применяется высокопроизводительное оборудование, исключается необходимость в переработке большого количества формовочных и стержневых смесей, упрощается выбивка и очистка отливок. Для изготовления оболочковых форм применяется следующий состав смеси по весу: 92,7% формовочного кварцевого песка, 7% пульвер-бакелита (термореактивная смола) и 0,3% увлажнителя (керосин). Смесь приготовляется в бегунах. Оболочковые формы изготовляются на карусельных установках. Обычно на площадке центральной крестовины размещаются четыре модельные плиты. На одной оси с крестовиной установлен горизонтальный штурвал. Модельную плиту и бункер перевертывают при помощи штурвала и системы рычагов. Модельная плита крепится к крестовине и бункеру при помощи рычажных зажимов. На рабочем месте под модельной плитой находится площадка, поднимающая готовую оболочковую форму с модельной плиты при помощи пневмоцилиндра. Для получения полуформ модельную плиту загружают в электропечь и нагревают до температуры 260°С. Затем ее выгружают из печи и при помощи пульверизатора опрыскивают разделительным составом (водо-мыльно-силиконовой эмульсией ЭКЕИ-94), после чего модельная плита опрокидывается на бункер со смесью, автоматически сцепляется с зажимами бункера и вместе с ним перемещается в исходное положение. При перевертывании бункера смесь должна падать с высоты не меньше чем 300 мм. Получение четкого отпечатка модели обеспечивается вибраторами, которыми оборудована установка. Пульвер-бакелит, входящий в состав смеси, расплавляется и связывает частички песка, образуя песчано-смоляную оболочку, толщина которой зависит от температуры плиты и времени выдержки смеси над плитой. За 20 сек образуется слой толщиной 8 мм. После выдержки бункер возвращается в исходное положение, плита расцепляется и с образовавшейся оболочкой опрокидывается в первоначальное положение. Частички песка, оставшиеся на поверхности оболочки, сдуваются сжатым воздухом. Для спекания полуформы модельную плиту нагревают в электрической печи до температуры 370°С и, выдержав 2—3 мин, оболочковую форму снимают с модельной плиты при помощи пневмотолкателей и укладывают плоской стороной на верстак для охлаждения. При правильном технологическом процессе изготовления оболочковая форма имеет коричневый цвет. Зеленовато-желтый цвет формы указывает на плохое спекание смеси, а светло-коричневый - свидетельствует о пережоге оболочки. Перед сборкой плоскости разъема полуформы обдувают сжатым воздухом, заусенцы зачищают наждачной бумагой или абразивным камнем. Фиксаторы (контрольные знаки) одной полуформы вводят в выемки другой и полуформы сжимают металлическими стяжками. Формы с вертикальной плоскостью разъема помещают в опоки, а промежутки между формами и стенками опок засыпают песком или чугунной дробью. Воздух и газы, образующиеся при заливке форм металлом, легко выходят из форм через стенки, так как последние имеют большую газопроницаемость. Литье в оболочковые формы применяется при отливке стальных, чугунных и латунных деталей. После отливки детали подвергают термообработке. Корпусы топливных и топливоподкачивающих насосов, регуляторов, фильтров и других деталей изготовляют из алюминиевых сплавов. Эти детали имеют сложную форму и тонкие стенки, поэтому их отливают из алюминиево-кремнистых сплавов АЛ9 и др. Алюминиевые сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, высокой плотностью и прочностью. Заготовки таких деталей отливают в металлические формы. Отверстия и полости в отливках получаются при помощи металлических или земляных стержней. При наличии в отливках полостей, из которых затруднен выход газов, устраивают вентиляционные каналы по плоскости разъема форм, а также в стержнях или специальных вставках. Металлические формы изготовляются из серых чугунов марок СЧ18-36, из сталей 5ХНМ и т. д., из двух половин с вертикальным разъемом. Точная фиксация половин формы обеспечивается штифтами. Собранная форма запирается эксцентриковыми или клиновыми замками. Подвижную и неподвижную половины формы располагают на специальных станках. На столе станка крепится неподвижная половина формы, а подвижная — на механизме перемещения, состоящем из колеса и зубчатой рейки. Подготовка формы к отливке состоит в предварительном ее подогреве до температуры 120°С, окраске ее специальным противопригарным составом и дальнейшем нагреве до температуры 300°С. Нагрев осуществляется при помощи газовых горелок. При заливке формы из противопригарного состава выделяются газы, предохраняющие, стенки формы от непосредственного соприкосновения с заливаемым металлом. Окраска форм производится составами КАС-1, состоящими из 23% прокаленного каолина, 7% асбестового порошка, 10% жидкого стекла и 60% воды. Поверхности литников и выпоров окрашиваются составом КАС-2, в котором 20% каолина, 8% жидкого стекла и 72% воды. Окрашивающие составы наносятся на поверхности пульверизатором или кистью. Плавка алюминиевых сплавов производится в электропечах в чугунных тиглях. Разливка осуществляется из стальных, обмазанных, просушенных и окрашенных графитовой краской ковшей. Заливка производится медленно и непрерывно. Получение плотных отливок обеспечивается пневматическим вибратором, присоединенным к форме. Отливка в форме выдерживается до застывания сплава в литнике, после чего форма разнимается и отливка освобождается. Для повышения механических свойств сплава, улучшения его обрабатываемости и снятия внутренних напряжений отливки из алюминиевых сплавов подвергаются термической обработке, а отливки из сплава АЛ9 — закалке и старению. Температура закалки 535°С с выдержкой при этой температуре до 12 ч и последующим охлаждением в кипящей воде. Применяется и искусственное старение при температуре 150°С в течение 3 ч, а затем охлаждение на воздухе. Кроме этого, широко применяется объемная горячая штамповка корпусных деталей. читать далее »25.06.12 17:51 Водотопливные эмульсии

В среднеоборотных и малооборотных дизелях применяются более дешевые и, как правило, более тяжелые сорта топлива. Работа дизеля на тяжелом топливе вызывает ряд проблем, связанных с ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, повышением уровня теплонапряженности, увеличением количества лакообразований и нагароотложений на деталях цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), интенсификацией износов ЦПГ, сокращением срока службы смазочного масла. Одним из эффективных путей решения данных проблем является применение водотопливных эмульсий, использование которых не требует каких-либо переделок двигателя, не вызывает необходимости изменения технологии изготовления топлива и не нуждается в больших капиталовложениях. Состав и основные физико-химические свойства водотопливных эмульсийВодотопливные эмульсии (ВТЭ) представляют собой дисперсную систему, состоящую из мелких капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной). Различают прямые эмульсии типа «масло в воде», с каплями неполярной жидкости (например, топлива в полярной водяной среде) и обратные типа «вода в масле».

читать далее »25.06.12 17:37 Водотопливные эмульсии. Эмульгаторы

В дизелях применяются эмульсии обратного типа, которые исключают контакт металлических поверхностей топливной аппаратуры и стенок трубопроводов с водой.Поэтому далее будут рассматриваться свойства только этих эмульсий.В зависимости от вида исходного топлива в состав эмульсии для облегчения образования и повышения устойчивости добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ) - эмульгаторы. В качестве эмульгаторов применяют мазут (1-2%), низшие спирты (<5%) и их сложные эфиры (0,05-0,5%). Для получения эмульсий тяжелых топлив эмульгаторы не требуются, так как в них имеются природные ПАВ.Показатели качества воды, используемой для получения ВТЭ, в настоящее время не регламентируются. Однако установлено, что коррозию деталей топливной аппаратуры (ТА) могут вызывать совместно действующие микроорганизмы.Плотность ВТЭ зависит от плотности компонентов и от их количественного соотношения в эмульсии.Вязкость эмульсий определяется вязкостью исходного топлива, количественным содержанием воды и температурой самих эмульсий.

читать далее »25.06.12 17:37 Свойства водотопливных эмульсий

Вязкость водотопливных эмульсий (ВТЭ) выше вязкости исходного топлива. С увеличением содержания воды вязкость эмульсии возрастает.

По мере повышения температуры разница между величинами вязкости эмульсии и исходного топлива сокращается, и при температуре 85-100°С вязкость эмульсии, в особенности при £ = 15—20%, уже мало отличается от вязкости топлива.Температурный предел подогрева ВТЭ с целью снижения вязкости определяется температурой кипения не только топлива, но и воды. Во избежание вспенивания подогрев ВТЭ выше 100°С следует осуществлять в закрытых емкостях при избыточном давлении. Поверхностное натяжение на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды влияет на дисперсность и устойчивость эмульсии.

Величина поверхностного натяжения на границе жидкость-газ определяет качество распыливания и сгорания эмульсии. Чем ниже поверхностное натяжение, тем тоньше распыл топлива и полнее его сгорание. С увеличением содержания воды зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры становится более заметной. Стабильность водотопливной эмульсии является важным показателем ее качества с точки зрения надежности работы двигателя на ВТЭ.Различают кинетическую и агрегативную стабильность.См. продолжение далее.

читать далее »25.06.12 17:37 Стабильность водотопливной эмульсии

Итак что же такое стабильность водотопливной эмульсии.

Кинетическая и агрегативнаястабильность.Кинетическая стабильность определяется устойчивостью частиц дисперсной фазы к седиментации. Она зависит от величины дисперсности и разности плотностей топлива и воды. Агрегативная стабильность характеризуется устойчивостью частиц дисперсной фазы к коалеценции и определяется наличием эмульгаторов, которые образуют на поверхности капель воды сольватный молекулярный слой, предотвращающий их слияние.Эмульсии типа «дизельное топливо - вода» обладают низкой кинетической стабильностью. Расслоение происходит за несколько часов. Агрегативная стабильность эмульсии такого типа гораздо выше.При подогреве ВТЭ дизельного топлива до температуры более 50°С ее агрегативная стабильность снижается. Низкие температуры не оказывают заметного влияния на стабильность эмульсий.Эмульсии моторного топлива ДТ получают без применения эмульгаторов, так как в самом топливе имеются природные эмульгаторы - смолы и асфальтены. Этим они выгодно отличаются от эмульсий дизельного топлива.Высокой стабильностью обладают эмульсии, полученные на основе мазутов. Стабильность водомазутных эмульсий сохраняется в течение нескольких месяцев. Их нагрев до 90~92°С и охлаждение до низких температур не оказывают влияния на стабильность. Вопрос о стабильности эмульсии можно практически не рассматривать, если ВТЭ использовать сразу же после ее изготовления.

читать далее »25.06.12 17:37 Дисперсность водотопливной эмульсии

Дисперсность водотопливной эмульсии (ВТЭ) определяется размерами капель дисперсной фазы (воды). Чем меньше размер капель водной фазы и меньше отличие их по размерам между собой, тем равномернее распределяются частицы воды в топливе и, следовательно, повышается кинетическая стабильность эмульсии.Дисперсность зависит от плотности, вязкости, поверхностного натяжения перемешиваемых жидкостей, их количественного соотношения, способа и продолжительности диспергирования. Средний диаметр дисперсной фазы изменяется от 1 до 50 мкм.Дисперсность эмульсии, подаваемой в дизель, определяется видом фильтрующего материала топливного фильтра. При пропускании эмульсии с дисперсностью б-15 мкм через войлочный фильтр увеличился на 8~10%, а при фильтрации более грубых эмульсий разница средних размеров капель возрастает до 15—17%.

читать далее »25.06.12 17:37 Температура застывания водотопливной эмульсии

Температура застывания водотопливной эмульсии (ВТЭ) зависит от температуры застывания топлива и содержания воды в эмульсии. Вода, содержащаяся в эмульсии, повышает температуру ее застывания, что ухудшает пусковые свойства топлив при низких температурах. Температура застывания водомазутных эмульсий колеблется в пределах 11-25°С. Зависимость температуры застывания от содержания воды в эмульсиях на основе дизельного топлива ДЛ представлена на рис. 1.20, в.Температура вспышки ВТЭ определяет степень пожарной опасности топлива и имеет большое эксплуатационное значение. С увеличением содержания воды в эмульсии возрастает, поэтому такие эмульсии при прочих равных условиях обеспечивают большую пожарную безопасность. Теплотворная способность ВТЭ ниже, чем исходного топлива, за счет затрат тепла на испарение воды, которые прямо пропорциональны ее количеству в эмульсии. При увеличении содержания воды от 0 до 40% теплотворная способность дизельного топлива снижается приблизительно на 5%.Использование ВТЭ ведет к увеличению цикловой подачи насоса высокого давления. Это обстоятельство необходимо учитывать при переводе двигателя с чистого топлива на водотопливную эмульсию, так как цикловая подача ВТЭ не должна превышать запас по производительности топливного насоса высокого давления.

читать далее »25.06.12 17:37 Способы получения водотопливной эмульсии (ВТЭ)

Для получения ВТЭ могут быть использованы коллоидные мельницы, механические мешалки, струйные диспергаторы, барбатажные установки, ультразвуковые и кавитационные установки, гомогенизаторы, гидродинамические сирены.Коллоидные мельницы приготавливают эмульсии высокого качества (средний диаметр капель 3~5 мкм), однако требуют больших энергозатрат и имеют малую производительность. Механические мешалки не позволяют получить мелкодисперсную эмульсию (dK = 12-18 мкм), хотя имеют большую производительность и меньшие затраты энергии.Струйные диспергаторы просты по конструкции, однако необходимо дополнительное оборудование (шестеренчатые насосы) и многократная (14-15 раз) обработка для получения высококачественной эмульсии ( 2~8 мкм).Барбатажные устройства характеризуются неравномерностью распределения частиц дисперсной фазы по объему эмульсии, крупными размерами капель (5 мкм) и высоким расходом энергии.Ультразвуковые и кавитационные установки имеют высокую стоимость, сложны по конструкции и в эксплуатации, хотя позволяют получать эмульсию с размерами частиц 5 мкм. Гомогенизаторы используются для получения эмульсии с размерами капель 1 мкм и менее. Однако они сложны по конструкции, работают при высоких давлениях (до 35 МПа), что ведет к преждевременному износу и поломке деталей, требует многократной обработки эмульсии и больших энергозатрат.Гидродинамические сирены (центробежно - и роторно-пульсационные аппараты) просты по конструкции, надежны в эксплуатации, имеют малые затраты энергии, причем Интенсивность процессов тепло - и массообмена в них на 1-2 порядка выше, чем в существующих устройствах.

читать далее »25.06.12 17:37 Роторно-пульсационный аппарат для получения водотопливных эмульсий

В роторно-пульсационном аппарате (РПА) при одно-двухкратной обработке можно получить эмульсию со средним размером частиц 3~6 мкм, причем время обработки составляет 20-30 с, что на 2~3 порядка меньше, чем при получении такой же эмульсии в аппарате с мешалкой. Доля частиц среднего размера доходит до 90~95%. Принципиально возможно получение эмульсий с размером частиц 0,5-1 мкм.Рабочие органы РПА представляют собой два комплекта полых коаксиальных цилиндров с отверстиями различной формы вдоль образующих. При вращении одного набора (ротора) относительно другого (статора) происходит быстрое чередование совмещения и перекрытия прорезей, что влечет за собой синхронное изменение скорости движения жидкости через прорези, т.е. возникновение пульсирующего с большой частотой жидкостного потока. Одновременно в этом же устройстве обеспечивается обработка среды в тонких зазорах за счет высоких напряжений сдвига и срезывающих усилий. Кроме того, при работе РПА возникают разнонаправленное поле скоростей, процессы в пристеночных зонах, кавитация и другие явления.Изменения отдельных конструктивных элементов позволяют в широких пределах изменять интенсивность гидродинамических или механических явлений при сохранении общего принципа работы аппарата.

читать далее »[1][2]» « Список меток
  • Узнавать новости по rss

    Подписаться Подписаться на новости
  • motor-fuels.ru

    Эмульсия - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

    Эмульсия - вода

    Cтраница 1

    Эмульсии воды в масле плохо проводят ток, и, пользуясь, этим признаком, легко определить тип эмульсии.  [1]

    Эмульсия воды и нефти, попадая в переменное электрическое поле высокого напряжения, разрушается.  [3]

    Ся эмульсии воды ( 20 - 45 %) в масле, масляная фаза которых содержит одновременно основной малорастворимый органический сульфонат щелочноземельного металла, основной масло-растворимый алкилсалицилат щелочноземельного металла и маслорастворимый хлорированный ксантогенат в виде раствора в нафте.  [4]

    Образование эмульсий воды и нефти характеризуется следующими причинами. В присутствии нафтеновых кислот, смол или мыл в нефти или мыл в воде, как мы уже знаем, поверхностное натяжение между ними резко понижается. Поэтому на основе вышеизложенного следует ожидать накопления указанных примесей на границе раздела нефть-вода. Гурвичу такое накопление легко обнаружить встряхиванием с водой бензина, в Котором растворено 1 - 2 % нефтяных смол. После отстаивания смеси между бензином и водой остается пузырчатый слой, который по своей консистенции приближается более к твердому, чем жидкому состоянию.  [5]

    Стойкость эмульсий воды в нефти определяется, в первую очередь, характером как фракционного, так и группового состава разлитой нефти. Необходимо учитывать, что по мере испарения из разлитой нефти легких фракций ( до 20 - 25 % от всей массы нефти за первые два часа) возрастает содержание в нефти компонентов, стимулирующих эмульгирование, при этом содержание воды в эмульсии может быть весьма высоким.  [6]

    Разделение эмульсии воды и нефти может быть осуществлено, как мы видели, изменением поверхностного натяжения между водой и нефтью.  [7]

    Образование эмульсии воды в нефти, в первую очередь, зависит от способа добычи нефти и происходит при смешении в штуцерах, насосах, выкидных линиях и нефтесборных системах. Нередко пробы нефти, отобранные у самой скважины, содержат небольшое количество эмульсии, а нефть, поступающая из сборного резервуара в значительной степени эмульгирована. Конфигурация и качество выкидных линий оказывает сильное влияние на степень эмульгирования воды с нефтью.  [8]

    Устойчивость эмульсий воды в нефти оценивают с помощью эмульсионного тестера, в котором к двум электродам, погруженным в эмульсию, подают переменное напряжение. Напряжение повышают до тех пор, пока эмульсия не разрушится и не произойдет резкое увеличение электрической проводимости среды. По напряжению, необходимому для разрушения эмульсии, судят об - ее устойчивости.  [9]

    Устойчивость эмульсии воды в мазуте увеличивается в присутствии эмульгаторов. Такими веществами являются, например, смолы, асфальтены, некоторые сернистые соединения. Эти вещества, скапливаясь на поверхности раздела мазут-вода, повышают устойчивость поверхностных пленок. При отсутствии таких веществ находящиеся в мазуте мелкие капли воды постепенно соединяются друг с другом, укрупняются и выпадают.  [10]

    Электропроводность же эмульсии воды в масле ничтожна, так как ток должен проходить через непрерывную дисперсионную среду - масло, обладающее очень малой электропроводностью.  [11]

    Электропроводность же эмульсии воды в масле ничтожна, так как ток должен проходить через непрерывную дисперсионную среду - масло, обладающее очень малой электропроводностью.  [12]

    Представляют собой эмульсию воды в масле, загрязненном различными примесями; попадание воды в картерное масло является одной из главных причин образования О.  [13]

    Например, вязкость эмульсии воды в нефти высокой плотности, содержащей газ, может быть в несколько раз ( практически на порядок) ниже вязкости эмульсии дегазированной нефти. Вместе с тем одним из решающих факторов, определяющих вязкость эмульси-онной системы, является вязкость диспергированной среды, т.е. неф-ти. Влияние растворенного газа на эту характеристику в исследован-ном диапазоне температур, обводненности и вязкости безводной неф-ти оказалось практически линейным. По значениям безразмерного параметра ц и вязкости дегазированной системы можно рассчитать вязкость газированных эмульсий любой обводненности, если газ на-ходится в растворенном состоянии и известна вязкость дегазирован-ной эмульсии с таким же содержанием воды.  [14]

    Последняя представляет собой эмульсию воды в нафтеновых углеводородах, стабилизированную смолами и асфальтенами, хорошо растворимыми в углеводородах. Эмульсии воды или водно-спиртовых смесей в масле используют для охлаждения режущего инструмента при обработке металла.  [15]

    Страницы:      1    2    3    4

    www.ngpedia.ru

    Топливная эмульсия - Технический словарь Том VI

    Топливная эмульсия, по составу являющаяся богатой смесью, поступает в цилиндры через отверстие у золотника. После запуска двигателя золотник закрывается, и дальнейшую работу двигателя обеспечивает эксплоатационная секция. Топливные эмульсии могут образоваться только при очень интенсивном перемешивании топлива с водой. Чем выше дисперсность ( раздробленность) воды, тем устойчивее эмульсии и тем медленнее они разрушаются и разделяются на топливо и воду. Схема карбюратора Озон. Топливная эмульсия, образовавшаяся на режиме холостого хода в жиклере 4, поступает через эмульсионный канал 8 в распылительную камеру. Это производится на заводе-изготовителе карбюратора или станции технического обслуживания, после чего винт пломбируют ограничительной пластмассовой втулкой. Важнейшим свойством топливных эмульсий является вязкость. Вязкость топлив не только определяет их прокачиваемость и затраты энергии на прокачивание топлива, но влияет также на качество распыливания, а следовательно, и на качество сгорания топлива, и на производительность форсунки. Однако полидисперсность топливных эмульсий не может служить ограничением для применения электрофореза в целях очистки обводненных нефтепродуктов. Электрические свойства эмульсий делают применение электрофореза для разделения водно-топливных эмульсий перспективным и экономичным способом очистки топлив отводы и любых примесей. Для разрушения топливных эмульсий необходимо разрушить защитные пленки, обволакивающие капельки воды, и нейтрализовать, их электрические заряды. После этого под влиянием сил взаимного притяжения мелкие капельки воды сливаются в более крупные, и эмульсия разрушается. Причиной образования устойчивых топливных эмульсий является присутствие в топливах смолистых веществ, нафтеновых кислот и их мыл. Образуемые ими защитные пленки ( достаточно прочные) препятствуют слиянию раздельных капель воды в более крупные, и тем самым задерживается разрушение эмульсии и выделение капель воды из топлива. В условиях эксплуатации топливные эмульсии чаще всего разрушаются путем длительного отстаивания топлив с последующим удалением из него выделившейся воды. В последнее время высококачественные топливные эмульсии, в том числе и такие трудно эмульгируемые системы, как дизельное топливо - вода, приготовляются с помощью шестеренчатых насосов. Непременным условием приготовления топливных эмульсий, особенно из вязких мазутов М-60, М-80 и М-200, является предварительный подогрев до 330 - 340 К. Разрабатывая вопросы использования топливных эмульсий, мы не ограничивались только изучением их свойств и процессов горения эмульгированных топлив в лабораторных камерах сгорания. Необходимо было проверить работу топочных устройств при использовании эмульгированных топлив в различных отраслях промышленности и уже по результатам работы этих агрегатов сделать окончательные выводы о возможности и технико-экономической целесообразности применения топливных эмульсий в различных тепловых аппаратах. Установка для получения топливной эмульсии состояла из эмульсионного бака, жидкостного свистка, фильтров, шестеренчатых насосов и системы вентилей. Важным фактором при использовании топливных эмульсий является их влажность. Опыт этого института по использованию топливных эмульсий на пароходах Новосибирск и Смоленск получил широкое распространение на судах речного флота.

    Работа дизеля на всех видах топливных эмульсий характеризуется меньшими расходами топлив по сравнению с сухими, уменьшением максимального давления цикла и температуры отработанных газов.Состав и качество шлямов после обработки их на УДА. Согласно исследованиям [95], капля топливной эмульсии, полученной при смешении нефтяного шлама с топочным мазутом в аппарате УДА, имеет ядро из воды, окруженное слоем топлива.В последнее время для приготовления топливных эмульсий все шире применяются различные эмульгаторы. Так, для повышения эффективности установок сжигания нефтешлама институтом АзНИИЭ было предложено осуществлять эмульгирование нефтешлама в многоступенчатых эмульгаторах, которые прошли промышленную апробацию при приготовлении водома-зутной эмульсии, и сжигать на Бакинской ТЭЦ-1. Эмульгаторы предложено установить параллельно основной линии подачи нефтешлама на сжигание.В результате испытаний дизелей на топливных эмульсиях с 10 - 15 % воды, где стабилизатором служил мазут М-20, оказалось, что экономия топлива для дизеля ЯАЗ-204 достигает 5 - 9 %, а для двигателя 2Д - 100 находится в пределах 4 - 10 8 % в зависимости от режима работы.Однако на некоторые, важнейшие свойства топливных эмульсий мы все же считаем необходимым обратить внимание и в этой работе.Из разнообразных диспергирующих устройств для приготовления топливных эмульсий промышленное значение имеют лишь механические машины и пневматические аппараты.Использование легких сортов топлива Е виде топливных эмульсий позволяет значительно расширить диапазон топлив, применяемых в дизелях.Дан краткий обзор исследований по применению топливных эмульсий. Показано, что износ деталей двигателей при работе на топливной эмульсии меньше, чем на обычном топливе. Дизели, работающие на эмульсии, менее требовательны К качеству и техническому, состоянию топливной аппаратуры.Схема п характеристика карбюратора с пневматическим торможе-нпем топлива ила понижением разрежения у жиклера. Вытекающий вместе с топливом воздух образует топливную эмульсию, что улучшает распыливанпе и испарение топлива.Анализ отработанных газов в период работы дизеля на топливных эмульсиях показал, что имеется некоторая неполнота сгорания.Один двигатель каждого теплохода был оборудован установкой для получения топливной эмульсии, второй работал на обычном топливе.Надо, однако, заметить, что по размерам дисперсной фазы топливные эмульсии, полученные с помощью механических мешалок, уступают эмульсиям, приготовленным с помощью диспер-гаторов и шестеренчатых насосов.Неро [204] в Калифорнийском университете в Беркли ( США) применяли топливные эмульсии при испытаниях двухтактного двухцилиндрового быстроходного ( п 2000 об / мин) дизеля фирмы Дженерал Моторс серии 2 - 71 с установленной на нем воздуходувкой Рута. Для впрыска топлива служили насос-форсунки, обеспечивавшие давление впрыска от 280 ати при 2100 об / мин до 492 ати при минимально устойчивых оборотах холостого хода.

    Более полные данные о влиянии водной фазы приводятся ниже в соответствующих разделах о применении топливных эмульсий.Перед существующим котлом типа КУ-80 установлена циклонная камера, а устройства для сбора и подготовки топливной эмульсии установлены на существующем мазутном хозяйстве завода, т.е. дополнительного обслуживающего персонала не потребовалось. Замасленные воды, не подлежащие регенерации, привозятся из блока очистных сооружений прокатных цехов. В мазутный бак стоки подаются насосами из различных приямков и отстойников мазутного хозяйства. В этих баках смесь топлива и воды проходит первую ступень диспергации и подогревается в теплообменниках. Затем насо-сом-диспергатором ( вторая ступень) подается к циклонной камере. В случае протяженной трассы перед камерой целесообразна установка третьей ступени диспергации.В некоторых случаях для обезвреживания спускаемых вод может быть применено сжигание их в виде воднО - топливной эмульсии. Обязательным условием для успешности такого сжигания является интенсивное эмульгирование, что иногда удается достигнуть, например, барботированием сжатым воздухом. Однако сжигание этих отбросов в топках котлов может привести к зашлакованию поверхностей нагрева и, возможно, к усилению высокотемпературной коррозии, так как в воде, выпавшей из мазута, иногда оказывается значительной часть солей натрия, имевшихся в мазуте.В настоящее время переработка промышленных стоков, в особенности стоков предприятий органического синтеза и пластических масс, нефтеперерабатывающих и некоторых других заводов, путем сжигания их в виде топливных эмульсий получает все большее и большее распространение. Так, например, по этому методу перерабатывают кубовые остатки капро-лактанового производства. Остро стоит вопрос о переработке отходов коксохимических заводов, а также и отходов других топливных предприятий, например углеобогатительных фабрик, причем и в данном случае единственным методом полного их обезвоживания является методсжигания. Способ сжигания сточных и подсланевых вод путем добавления их к топливу особенно широко применяется на речном флоте.Применение форсунки с воздушным распылом являлось в данном случае вынужденным, так как производительность каждой форсунки невелика и при такой производительности добиться качественной устойчивой работы при распиливании вязкой жидкости, какой являются топливные эмульсии, крайне трудно. При производительности форсунки 80 - 100 кг / час и выше уже возможно добиться высокого качества распыла вязкой подогретой жидкости и устойчивой работы центробежными форсунками.Резюмируя работы [16, 137] и учитывая все обстоятельства, отмеченные в них, а именно: простоту приготовления эмульсий, полезное влияние водной фазы, снижающей содержание сажи в газе, меньшую стоимость и более тесный контакт воды с топливом, чем при применении водяного пара, устойчивость и надежность процесса и, наконец, более простое оформление технологического процесса в целом, можно сказать, что использование топливных эмульсий в процессах технологической переработки топлив имеет существенные преимущества перед непосредственным использованием натуральных топлив с участием водяного пара.Эмульсии, как известно, бывают двух видов: типа вода - масло и типа масло - вода. Топливные эмульсии, приготовленные из тяжелых и средних топлив, должны быть только типа вода - масло. Именно такой тип топливной эмульсии обеспечивает ее надежное воспламенение и устойчивое горение в потоке, поскольку в каплях распыливаемой эмульсии вода, как дисперсная фаза, в виде мельчайших частиц находится внутри, а топливо снаружи. Такой тип эмульсий желателен и по другой причине. Благодаря тому, что температура кипения воды на 170 - 200 ниже температуры испарения мазутов и на 80 - 100 ниже температуры испарения керосина, вода, являющаяся дисперсной фазой, вызывает явления микровзрывов при вводе эмульсий в камеру горения в распыленном состоянии и вследствие этого более эффективное их сгорание. По этой же причине при использовании эмульсий, составленных из низкокипящих топлив ( например, бензин), целесообразно применять эмульсии типа масло - вода. В этом случае вода, как дисперсионная среда, делает эмульсию, кроме того, и более устойчивой, так как затрудняет испарение бензина при хранении имульсии.Топливную эмульсию уже используют.Температура вспышки считается одной из основных характеристик жидких топлив, включенных в ГОСТ. Поскольку топливные эмульсии не являются стандартными топливами, а относятся к таким, в которых содержание воды превышает в десятки раз установленное стандартом, их температура вспышки до последнего времени не определялась и полных, систематизированных данных по этому вопросу еще нет. Имеются только некоторые предварительные данные.Дан краткий обзор исследований по применению топливных эмульсий. Показано, что износ деталей двигателей при работе на топливной эмульсии меньше, чем на обычном топливе. Дизели, работающие на эмульсии, менее требовательны К качеству и техническому, состоянию топливной аппаратуры.Важными преимуществами разработанного метода является повышенный класс точности измерений и учет температуры топлива. Обязательным условием определения содержания водной фазы в топливе является превращение его в топливную эмульсию. Авторы работы [182] указывают, что точность определения влажности жидкого топлива зависит от дисперсности водной фазы.Поскольку твердые топлива, в которых влаги значительно больше, чем в жидких, горят вполне удовлетворительно, можно добиться вполне устойчивой работы топок и при сжигании обводненных жидких топлив. Поскольку вода и жидкие топлива взаимно нерастворимы, необходимо эти системы превра тить в топливные эмульсии.Разрабатывая вопросы использования топливных эмульсий, мы не ограничивались только изучением их свойств и процессов горения эмульгированных топлив в лабораторных камерах сгорания. Необходимо было проверить работу топочных устройств при использовании эмульгированных топлив в различных отраслях промышленности и уже по результатам работы этих агрегатов сделать окончательные выводы о возможности и технико-экономической целесообразности применения топливных эмульсий в различных тепловых аппаратах.Эмульсии, как известно, бывают двух видов: типа вода - масло и типа масло - вода. Топливные эмульсии, приготовленные из тяжелых и средних топлив, должны быть только типа вода - масло. Именно такой тип топливной эмульсии обеспечивает ее надежное воспламенение и устойчивое горение в потоке, поскольку в каплях распыливаемой эмульсии вода, как дисперсная фаза, в виде мельчайших частиц находится внутри, а топливо снаружи. Такой тип эмульсий желателен и по другой причине. Благодаря тому, что температура кипения воды на 170 - 200 ниже температуры испарения мазутов и на 80 - 100 ниже температуры испарения керосина, вода, являющаяся дисперсной фазой, вызывает явления микровзрывов при вводе эмульсий в камеру горения в распыленном состоянии и вследствие этого более эффективное их сгорание. По этой же причине при использовании эмульсий, составленных из низкокипящих топлив ( например, бензин), целесообразно применять эмульсии типа масло - вода. В этом случае вода, как дисперсионная среда, делает эмульсию, кроме того, и более устойчивой, так как затрудняет испарение бензина при хранении имульсии.Неравномерное распределение воды в топочном объеме, в особенности недостаточно хорошо распыленной, может привести к недостаточно полному выгоранию топлива и неравномерному распределению температуры в топке. Безусловно, добавка воды к топливу с образованием топливной эмульсии и вводом остальной части воды за пределами зоны горения является технически более совершенным процессом, чем ввод воды параллельно потоку горящего топлива.

    Наличие отверстия 8 обеспечивает устойчивую работу двигателя при переходе с холостого хода на режим частичных нагрузок по мере открытия дроссельной заслонки. Когда заслонка сильно прикрыта, выходное отверстие 8 системы холостого хода находится выше нее, где разрежение незначительно. Через отверстие 8 проходит воздух, поэтому через отверстие 10 выходит меньшее количество топливной эмульсии.В двигателях, оборудованных карбюраторами с подачей топливовоздуш-ной эмульсии в пространство за дроссельной заслонкой, на холостом ходу, как правило, трудно достичь необходимого качества распыливания топлива и однородного по составу распределения горючей смеси по цилиндрам. У этих двигателей нетяговые режимы ( холостой ход и принудительный холостой ход) характеризуются высокой концентрацией в отработавших газах оксида углерода и углеводородов из-за неудовлетворительного перемешивания топлива с воздухом. Воздух проходит через две серповидные щели между кромкой дроссельной заслонки и стенкой смесительной камеры, топливная эмульсия поступает из отверстия в пространство за дроссельной заслонкой в виде струи. До места разветвления впускного трубопровода на патрубки цилиндров горючая смесь остается в значительной степени гетерогенной, часть топлива находится в виде крупных капель и пленки на стенках впускного канала. Это приводит к неравномерности распределения горючей смеси по цилиндрам, в связи с чем требуется чрезмерное обогащение горючей смеси, поступающей в отдельные цилиндры.Основными деталями двигателей, изменение износа которых можно ожидать при переходе на топлинно-водяную эмульсию, являются цилиндрово-поршвевые группы и плунжерные пары топливных насосов. Износ остальных трущихся поверхностей определяется главным образом рабочим процессом дизеля и старением смазочного масла. Как показали исследования, рабочий процесс дизеля ( жесткость работы, величина Рг) не претерпевает заметного изменения при переходе на топливную эмульсию.В карбюраторах с этой системой в канал распылителя вместе с топливом через калиброванное воздушное отверстие поступает воздух, в результате чего образуется топливная эмульсия, Такие карбюраторы называют эмульсионными.Очень устойчивыми высоковязкими являются обратные эмульсии на основе товарных сланцевых фусов и фракции сланцевой смолы, выкипающих выше 360 С, и для их распыления нужен подогрев до 95 С. На основе сланцевого масла С-1 и воды ( 20 %) созданы высокостабильные эмульсии с пониженной вязкостью 2 59 - 2 95 Е ( 80 С) с применением ПАВ ( 0 5 % - я добавка С-5 А, олеата натрия, лигносульфоната) с температурами вспышки 114 - 117 С и температурами застывания до - 7 С. На основе легкосредней и суммарной сланцевой смол с добавкой 0 5 % лигносульфоната или ПВС и 1 5 % СаС12 созданы обратные стабильные ( в течение 1 5 мес) топливные эмульсии.Очень устойчивыми высоковязкими являются обратные эмульсии на основе товарных сланцевых фусов и фракции сланцевой смолы, выкипающих выше 360 С, и для их распыления нужен подогрев до 95 С. На основе сланцевого масла С-1 и воды ( 20 %) созданы высокостабильные эмульсии с пониженной вязкостью 2 59 - 2 95 Е ( 80 С) с применением ПАВ ( 0 5 % - я добавка С-5 А, олеата натрия, лигаосульфоната) с температурами вспышки 114 - 117 С и температурами застывания до - 7 С. На основе легкосредней и суммарной сланцевой смол с добавкой 0 5 % лигносульфоната или ПВС и 1 5 % СаС12 созданы обратные стабильные ( в течение 1 5 мес) топливные эмульсии.Отличительной особенностью этих систем является то, что процесс образования горючей смеси происходит не непосредственно в основной камере карбюратора, а в специальном смесеобразую-щем устройстве. Топливная эмульсия, образующаяся после смешивания поступающего через топливный жиклер топлива с подсасываемым через воздушный жиклер воздухом, не сразу подается в пространство за дроссельной заслонкой, во впускной тракт, а подвергается предварительному дроблению и перемешиванию с воздухом в специальном распыливающем устройстве. Далее почти готовая топливо-воздушная смесь поступает во впускной трубопровод из автономной системы карбюратора.Нагрузкой для вихрекамерного двигателя служила балансирная динамо-машина, что позволяло получить надежные данные с большой точностью измерения. Однокамерный двигатель служил эталоном проверки возможности использования дизелями со струйным смесеобразованием топливных эмульсий и был использован только при 100 % - ной нагрузке.

    www.ai08.org


    Смотрите также