Смеситель для производства биотоплива Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК: 621.646.7+631.3:662

СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА © 2010 г. А.В. Громаков

Обоснована целесообразность использования смесевого биотоплива. В результате анализа различных устройств был выбран и усовершенствован смеситель для его получения. На основании экспериментальных исследований показаны преимущества этого смесителя.

Ключевые слова: смеситель, биотопливо, рапсовое масло, дизельное топливо, химическая обработка, моторное топливо, гидродинамический смеситель, эжектор.

The mixed bioengine fuel usage is justified. A mixer for its production was chosen and modified in result of the different installation analysis. On the base of experimental researches this mixer advantages were shown.

Key words: mixer, bioengine fuel, rape oil, drodynamic mixer, ejector.

Ухудшение экологической обстановки приводит к необходимости перехода на альтернативные виды топлива. Одними из наиболее перспективных альтернативных топлив считаются топлива на основе растительных масел.

С учетом условий произрастания для европейской части России, затрат энергии на переработку масличных семян и выхода масла наиболее подходящей масличной культурой при производстве топлива для дизельных двигателей является рапс. В чистом виде использование рапсового масла в качестве топлива для дизельного двигателя осложняется, так как по сравнению с дизельным топливом оно имеет следующие недостатки: более высокую вязкость, плотность, повышенную склонность к нагарооб-разованию, низкую испаряемость и др.

Устранить часть недостатков рапсового масла можно, применяя его в смеси с дизельным топливом или с помощью химической переработки, например реакции этерификации (получения метилового эфира рапсового масла или биодизеля).

Наиболее приемлемым моторным топливом для дизельного двигателя на сегодняшнем этапе являются композиции на основе биодизеля и дизельного топлива, которые в меньшей степени требуют изменения конструкции дизельного двигателя, так как энергетические и экологические

diesel fuel, chemical treatment, motor fuel, hy-

показатели работы двигателя, работающего на таком смесевом топливе, близки к соответствующим показателям при работе на обычном дизельном топливе [1].

Качество получаемого смесевого топлива зависит от свойств и характеристик исходных компонентов, но наряду с этим большую роль играют технологии и устройства для их смешивания. Основные требования к ним - равномерность распределения по объему компонентов топлива. Добиться выполнения этого требования можно, используя устройства, обеспечивающие высокую производительность и качество смешивания. Используемые в настоящее время аппараты с механическим перемешиванием уже не в состоянии справиться с задачей интенсификации процесса получения смесевого топлива, а другие перспективные направления находятся в стадии исследования. Поэтому разработка нового оборудования для интенсификации процесса получения смесевого топлива в настоящее время актуальна [2].

Проведенный анализ литературных источников показал, что в качестве эффективного смешивающего устройства для производства смесевого топлива можно использовать гидродинамический смеситель или эжектор. Он одновременно выполняет две функции - смешивает и перекачивает жидкости. В нем также наблюда-

ется такое физическое явление, как гидродинамическая кавитация, которая возникает в результате падения давления в 20-30 раз в струе за соплом эжектора. Это явление способствует интенсивности процесса смешивания [3].

Для повышения интенсивности кавитации гидродинамический смеситель был оснащен переменным сечением сопла эжектора и отражателем на выходе из камеры смешивания. Данная конструкция защищена патентом на полезную модель.

Схема данного смесителя представлена на рисунке 1.

Емкость условно состоит из нескольких емкостей меньших объемов, в каждой из которых находятся оба компонента и готовая смесь. Поток основного компонента смеси подается насосом в корпус сопла эжектора. В корпусе расположены пружина и поршень, оснащенный иглой с профилированным концом.

Рис. 1. Гидродинамический смеситель:

1 - емкость; 2 - всасывающая гидролиния; 3 - насос; 4 - электродвигатель;

5 - напорная; 6 - корпус сопла; 7 - поршень; 8 - игла; 9 - сопло; 10 - пружина; 11 - приемная камера; 12 - камера смешивания; 13 - гидролиния; 14 - конус; 15 - отражатель; 16 - щелевое сопло; 17 - корпус; 18 - сливная гидролиния

При увеличении давления основного компонента смеси поршень перемещается влево и проходное сечение сопла увеличивается, и наоборот, если давление уменьшается. Из сопла основной компонент смеси с большой скоростью поступает в приемную камеру, в результате чего в ней происходит падение давления и из емкости всасывается дополнительный компонент смеси. Затем оба компонента поступают в камеру смешивания, на выходе из которой в конусе закреплен отражатель. Конус закрыт корпусом, из полости которого готовая смесь поступает в емкость.

В этом смесителе пульсации давления в корпусе сопла будут вызывать перемещения иглы и изменение площади проходного сечения сопла. Это способствует изменению величины вакуума. Интенсивность кавитации должна возрасти. Для проверки указанных предположений были проведены экспериментальные исследования.

Целью экспериментальных исследований является сравнение интенсивности кавитации, возникающей в гидродинамических смесителях, оснащенных эжекторами с нерегулируемым и регулируемым сечением сопел.

Во время исследований измеряли значения давления перед соплом и вакуум в приемной камере, строили графики изменения значений этих величин, которые представлены на рисунке 2.

Как видно из графиков, давление потока топлива перед соплом регулируемого и нерегулируемого сечения в среднем имеет одинаковое значение. Величина вакуума в гидродинамическом смесителе, оснащенном эжектором с регулируемым соплом, изменяется с большей амплитудой по срав-

нению с нерегулируемым, что способствует увеличению интенсивности кавитационных явлений и повышает скорость смешивания компонентов биотоплива.

Также наличие отражателя, выполненного в форме цилиндрической полости, способствует возникновению колебательных движений жидкости в смесительной камере и, как следствие, увеличению интенсивности кавитации в гидродинамическом смесителе.

а

Время, с

5

4

н

ей

<иТ

К

к

<и

ч

и

ей

ч:

о

о

АМН » „у» ч/ «V V**“ *4 _ _

,| /*' / 2 /2 \ Ч V- \ \

1 \ / / ч

1 - давл 2 - ваису ение пе] умі еед сопл ОМ - -

I —

0,2

0,4

0,6 0,8 Время, с

1,2

0,7

0,4

0,3

0,2

0,1

0

3>

2

сЗ

т

1,4

б

1

1

Рис. 2. Давление перед соплом и величина вакуума: а - сопло регулируемое; б - сопло нерегулируемое

Таким образом, согласно проведенному анализу литературных источников было выяснено, что для получения смесе-вого биотоплива наиболее предпочтителен гидродинамический смеситель или эжек-

тор. Выполненные экспериментальные исследования показали, что применение гидродинамического смесителя с переменным сечением сопла эжектора повышает интенсивность процесса смешивания.

Литература

1. Девятин, С.Н. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей [Текст] / С.Н. Девятин, В.А. Марков, В.Г. Семёнов. - М.: Издательский центр ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. - 340 с.

2. Штербачек, З. Перемешивание в химической промышленности [Текст] / З. Штербачек, П. Тауск. - Л.: Ленинградское отделение Госхимиздата, 1963. - 416 с.

3. Ламенко, Н.С. Кавитация: теория и применение [Текст]. - М.: Русаки. - 2000. - 247 с.

Сведения об авторах Громаков Алексей Владимирович - младший научный сотрудник, аспирант Северо-Кавказского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 42-2-80. E-mail: vniptim@zern.donpac.ru

Information about the author Gromakov Alexey Vladimirovich - junior member of research staff, post-graduate student, North-Caucasian Scientific Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture (Zernograd). Phone: 8(86359) 42-2-80. E-mail: vniptim@zern.donpac.ru

УДК 637.116-52

О СПОСОБЕ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА В МОЛОКЕ © 2010 г. О.Б. Забродина, Е.Н. Таран, А.А.Таран, С.А. Моренко

Представлены результаты статистической обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании пропускания электромагнитных колебаний смеси частот через молоко с различным содержанием жира.

Ключевые слова: молоко, содержание жира, напряжение, емкостный способ, высшие гармоники.

Statistical processing results of the experimental data are presented. They were received by the way of frequency mixture electromagnetic fluctuation passage through milk with various fat content.

Key words: milk, fat content, pressure, capacitor way, high harmonics.

Молоко - сложная физиологическая ных, а также необходимым продуктом пи-

жидкость, образующаяся в молочной желе- тания для человека в любом возрасте.

зе в результате глубоких изменений со- Эффективность предприятий по про-

ставных частей кормов в организме живот- изводству молока зависит от качества и ко-

ного. Оно служит полноценной и незаме- личества производимого молока, что в свою

нимой пищей для новорожденных живот- очередь определяется влиянием многих