CC BY
41
10. Lebed, N.I. Energetic calculation of an apple chopper with zigzagging knife location in the cutting unit / N.M. Antonov, N.I. Lebed, A.M. Makarov. - Jelektronnyj periodicheskij nauchnyj zhurnal "Journal of Food Process Engineering". 2016: doi: 10.1111/jfpe. 12352.
E-mail: nik8872@yandex.ru
УДК 62-732
СНИЖЕНИЕ ОБВОДНЁННОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ
THE REDUCTION OF WATER CONTENT OF DIESEL FUEL IN THE OPERATION OF AUTOMOTIVE VEHICLES
Б. П. Загородских, доктор технических наук, профессор С. В. Абрамов, кандидат технических наук Д. С. Маяков, инженер
B. P. Zagorodskih, S. V. Abramov, D. S. Mayakov
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» Saratov State Agrarian University named after N. I. Vavilov
Рассмотрены требования к чистоте дизельного топлива, используемого в качестве источника энергии для мобильных сельскохозяйственных транспортных средств, оснащённых дизельными двигателями. Выявлено, что вода, находящаяся в дизельном топливе, приводит к преждевременному выходу из строя прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры. При этом при поставке дизельного топлива к потребителю значительно повышается его обводнённость вследствие воздействия на него различных факторов. Проанализировано влияние обводнённости дизельного топлива на работоспособность дизельной топливной аппаратуры дизельных двигателей. Выявлено, что используемые в настоящее время при эксплуатации сельскохозяйственной техники средства очистки дизельного топлива не в полной мере обеспечивают чистоту дизельного топлива. Для улучшения качества используемого дизельного топлива предложена установка, которую предлагается использовать в процессе заправки мобильной сельскохозяйственной техники, принцип действия которой заключается в охлаждении обводнённого дизельного топлива ниже температуры кристаллизации воды с дальнейшим его пропусканием через фильтрующую перегородку, которая позволяет значительно повысить эффективность удаления воды из дизельного топлива при заправке мобильных машин.
The requirements to the purity of the diesel fuel used as an energy source for mobile agricultural vehicles equipped with diesel engines. It is revealed that the water contained in the diesel fuel, leading to premature failure of the precision parts of diesel fuel injection equipment. In this case, when the supply of diesel fuel to the consumer significantly increases its water cut due to the impact on it of various factors. The effect of the water content of diesel fuel on the performance of diesel fuel injection equipment diesel engines. It is revealed that currently used in the operation of farm equipment cleaning diesel fuel does not fully ensure the purity of diesel fuel. To improve the quality of the diesel fuel proposed to install a proposed EC-use in the process of refueling mobile agricultural equipment, the principle of which consists in cooling the watered diesel fuel below the crystallization temperature of the water with its further passing through the filter wall, which allows to significantly increase the efficiency of removing water from diesel fuel during refueling of mobile machines.
Ключевые слова: прецизионные детали, обводнённость дизельного топлива, снижение обводнённости дизельного топлива.
Key words: precision parts, the water content of diesel fuel, the reduction of water content of diesel fuel.
Введение. Основным потребителем дизельного топлива является сельское хозяйство. Это связано с тем, что основная часть мобильных машин сельскохозяйственного назначения оснащены дизельными двигателями. Основным недостатком дизельных двигателей является повышенная требовательность к качеству используемого дизельного топлива, от которого напрямую зависит их надёжность.
Качество дизельного топлива по ГОСТ 305-2013 оценивается рядом показателей, одним из которых является содержание в нём воды, которой, в соответствии с требованиями данного стандарта, должно быть не более 200 мг/кг.
Однако вода, находящаяся в топливе в любых количествах, оказывает негативное влияние на работоспособность прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры (вызывает их коррозию, ухудшает условия смазывания сопрягаемых поверхностей), что приводит к преждевременному выходу из строя дорогостоящих агрегатов системы питания дизельных двигателей [1, 2, 5].
Материалы и методы. При разработке новой установки для обезвоживания дизельного топлива, используемой при заправке мобильной сельскохозяйственной техники, был произведён анализ существующих средств очистки дизельного топлива от воды. При этом были рассмотрены и проанализированы состояния, в которых вода может находиться в дизельном топливе, и особенности, имеющие место при её удалении из топлива.
В зависимости от влажности окружающей среды и её температуры, а также от температуры самого топлива, вода в топливе и в топливных баках может находиться в различных состояниях: растворённом, эмульсионном, а также свободная вода (в виде кристаллов льда, инея, льда, конденсата и отстойной воды).
Растворённая (гигроскопическая) вода находится в топливе в молекулярном состоянии и визуально не обнаруживается. Содержание её в топливе зависит от атмосферных условий. Растворённая вода обладает большой поверхностной энергией и вследствие этого собирает мелкодисперсные механические примеси, находящиеся в топливе, в более крупные частицы (конгломераты), что способствует улучшению очистки дизельного топлива от механических примесей. При этом присутствие даже незначительного количества растворённой воды в топливе приводит к разрушению топливной плёнки на сопрягаемых поверхностях прецизионных пар топливной аппаратуры дизелей, что приводит к задирам на поверхностях деталей, зависанию плунжеров и т. д.; детали при этом работают в условиях граничного трения [3, 6, 10].
Эмульсионная вода представляет собой микрокапли размером до 30 мкм, находящиеся в топливе во взвешенном состоянии и вызывающие видимое глазом его помутнение, образует с нефтепродуктом водотопливную эмульсию. При отрицательных температурах из эмульсионной воды образуются кристаллы льда. При этом образовавшиеся кристаллы льда могут привести к забиванию очищающих перегородок фильтров тонкой очистки, что, в свою очередь, может привести к их повреждению, в результате чего фильтры перестают выполнять свою функцию и двигатель преждевременно выходит из строя.
При выпадении свободной воды в отстой она образует слой, имеющий четкую границу с нефтепродуктом и называние «подтоварная вода». Часть воды из топлива испаряется в надтопливное пространство баков. От конденсации паров воды, находящихся в надтопливном пространстве, на холодных стенках баков образуется конденсат. При отрицательных температурах на стенках баков появляется иней. При этом свободная вода может частично переходить в растворённую и эмульсионную воду. Также накопившаяся в баке свободная вода может замерзать в трубопроводах и препятствовать поступлению топлива к топливному насосу.
Таким образом, при изменении условий окружающей среды в процессе эксплуатации вода переходит из одного состояния в другое и происходит её накопление в баках транспортных средств.
Топливо, выдаваемое с завода-изготовителя, содержит механические примеси (не более 30 г/т), а вода практически отсутствует. Однако в процессе транспортировки до районных нефтебаз содержание воды в топливе повышается [8].
В резервуарах нефтескладов хозяйств вследствие наличия факторов, благоприятствующих попаданию воды в топливо, содержание воды зачастую может достигать 2,5 % и более [8].
Вследствие этого, топливо до заправки в бак транспортного средства должно быть очищено от содержащейся в нём воды.
В Саратовском государственном аграрном университете имени Н. И. Вавилова проводились исследования по оценке влияния обводнённости дизельного топлива на работоспособность прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры [4, 5], которые показали, что при работе на топливе с содержанием воды 3 % и содержанием механических примесей 16,3 г/т за 75 часов работы пусковая подача снижается на 18,5 %, номинальная подача - на 11 %. В то же время при работе на чистом дизельном топливе эти же показатели составляют 6,4 и 14,7 % соответственно. Это говорит о негативном влиянии воды на состояние прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры и необходимости удаления воды из топлива.
Известно множество способов удаления воды из топлива (отстаивание, центри-фугование, фильтрация и т. д.). Эти способы достаточно эффективны для удаления свободной воды из топлива. Однако для удаления эмульсионной и особенно растворенной воды они малоэффективны [2, 7].
Результаты и обсуждение. Для улучшения процесса удаления воды (в различных ее состояниях) из дизельного топлива нами предлагается использование установки (патент РФ № 129565 [9]), принцип действия которой основан на том, что при низких температурах (ниже 0 °С) вода переходит в твёрдое состояние; дизельное же топливо при этом сохраняет текучесть (остается в жидком состоянии). Схема такой установки представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема установки для очистки дизельного топлива: 1 - ёмкость для топлива; 2 - трубопровод; 3 - запорная арматура; 4 - нагнетающий насос; 5 - охладитель (чиллер); 6 - фильтр тонкой очистки; 7 - ёмкость для очищенного топлива
В процессе очистки загрязнённое топливо из ёмкости 1 по трубопроводу 2 с помощью нагнетающего насоса 4 поступает в охладитель 5, в котором происходит охлаждение и кристаллизация воды. Далее охлаждённое топливо с частицами образовавшегося льда пропускают через фильтр тонкой очистки 6, где в результате фильтрации на гидрофильной пористой перегородке происходит очистка топлива от воды; далее очищенное топливо поступает ёмкость 7.
Данная установка предлагается для использования в составе топливораздаточ-ных колонок при заправке дизельного топлива в баки мобильных машин.
Заключение. Таким образом, использование предлагаемой установки для обезвоживания дизельного топлива позволит предотвратить преждевременный выход из строя агрегатов дизельной топливной аппаратуры, вследствие повышенной обводнённости дизельного топлива. При этом даже вследствие увеличения обводнённости дизельного топлива при его хранении, хозяйства смогут своими силами обеспечить требуемое качество используемого дизельного топлива.
Библиографический список
1. Абрамов, С. В. Обоснование очистки дизельного топлива от воды в электростатическом проточном водоотделителе [Текст] / С. В. Абрамов, Б. П. Загородских, П. В. Кузин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2014. - № 6. - С. 42-46.
2. Абрамов, С. В. Очистка дизельного топлива от воды при эксплуатации сельскохозяйственной техники [Текст] / С. В. Абрамов, Б. П. Загородских, Д. С. Маяков // Труды ГОСНИТИ. - М., 2014. - Т. 115, - С. 38-41.
3. Власов, П. А. Особенности эксплуатации дизельной топливной аппаратуры [Текст] / П. А. Власов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 127 с.
4. Епишин, Г. А. Влияние воды и механических примесей на износ прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры [Текст] / Г. А. Епишин, П. В. Кузин, С. В. Абрамов // Вестн. Сарат. госуд. аграрн. ун-та им. Н. И. Вавилова. - 2008. - № 8. - С. 58-63.
5. Загородских, Б. П. Влияние обводнённости дизельного топлива на работоспособность прецизионных деталей топливной аппаратуры [Текст] / Б. П. Загородских, С. В. Абрамов, Д. С. Маяков // Матер. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Победы в Великой отечественной войне 1941-1945. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2015. - Т. 2. - С. 27-30.
6. Коваленко, В. П. Загрязнения и очистка нефтяных масел [Текст] / В. П. Коваленко.
- М.: Химия, 1978. - 304 с.
7. Коваленко, В. П. Обеспечение промышленной чистоты нефтепродуктов - одна из приоритетных задач химмотологии [Текст] / В. П. Коваленко, Н. Е. Сыроедов // Технологии нефти и газа. - 2014. - № 5(94). - С. 24-30.
8. Кузин, П. В. Оценка загрязненности и обводненности дизельного топлива, поступающего в топливный насос транспортного средства [Текст] / П. В. Кузин, В. А. Абрамов // Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы: матер. III Всерос. науч.-практ. конф. - Саратов: ИЦ «Наука», 2009. - С. 197-201.
9. Установка для очистки дизельного топлива [Текст] : пат. 129565 Российская Федерация, МПК F02M 31/20, F02M 37/22. / Загородских Б. П., Абрамов С. В., Маяков Д. С.; заявитель и патентообладатель Сарат. госуд. аграрн. ун-т им. Н. И. Вавилова. - № 2012157583/06; заявл. 26.12.12; опубл. 27.06.13, Бюл. № 18. - 4 с.
10. Уханов, А. П. Работоспособность топливной системы тракторных дизелей в условиях переменного климата [Текст] / А. П. Уханов. - М.: Информагротех, 1995. - 40 с.
References
1. Abramov, S. V. Obosnovanie ochistki dizelnogo topliva ot vody v elektrostaticheskom pro-tochnom vodootdelitele [Text] / S. V. Abramov, B. P. Zagorodskih, P. V. Kuzin // Vestnik Sara-tovskogo gosagrouniversiteta im. N. I. Vavilova. - 2014. - № 6 - P. 42-46.
2. Abramov, S. V. Ochistka dizelnogo topliva ot vody pri expluatacii selskohozyaistvennoi techniki [Tekst] / S. V. Abramov, B. P. Zagorodskih, D. S. Mayakov // Trudy GOSNITI; T. 115, 2014.
- S. 38-41.
3. Vlasov, P. A. Osobennosti expluatacii diselnoi toplivnoi apparatury [Text] / P. A. Vlasov. -M.: Agropromizdat, 1987. - 127 p.
4. Epischin, G. A. Vliyanie vody I mechancheskyh primesei na iznos precyzionnyh detaley diselnoy toplivnoy apparatury [Text] / G. A. Epichin, B. P. Zagorodskih, S. V. Abramov // Vestn. Sa-rat. gosud. agrarn. un-ta im. N. I. Vavilova. - 2008. - № 8. - P. 58-63.
5. Zagorodskih, B. P. Vliyanie obvodnennosti diselnogo topliva na rabotosposobnost precyzionnyh detalei toplivnoi apparatury [Text] / B. P. Zagorodskih, S. V. Abramov, D. S. Mayakov // Mater. Megdunar. nauch.-prakt. konf., posvyach. 70-letuyu Pobedy v Velikoi otechestvennoi voine 1941-1945. T. 2 - 2015. - P. 27-30.
6. Kovalenko, V. P. Zagryazneniya i ochistka neftyanyh masel [Text] / V. P. Kovalenko. -M.: Chimiya, 1978. - 304 p.
7. Kovalenko, V. P. Obespechenie promyschlennoi chistoty nefteproduktov - odna iz prior-itetnych zadach chimmotologii [Text] / V. P. Kovalenko, N. E. Syroedov // Technologii nefti I gaza. -2014. - № 5(94). - P. 24-30.
8. Kuzin, P. V. Ocenka zagryaznennosti i obvodnennosti diselnogo topliva, postupayuchego v toplivnyi nasos transportnogo sredstva [Text] / P. V. Kuzin, V. A. Abramov // Agrarnaya nauka v XXI veke: problem I perspektivy: mater. III Vseros. nauch.-prakt. konf. - Saratov: IC «Nauka», 2009. -P. 197-201.
9. Pat. 129565 Rossiyskaya Fedaraciya, MPK F02M 31/20, F02M 37/22. Ustanovka dlya ochistki diselnogo topliva [Text] / Zagorodskih B. P, Abramov S. V., Mayakov D. S.; zayavitel I pa-tentoobladatel Sarat. gosud. agrarn. un-t im. N. I. Vavilova. - № 2012157583/06; zayavl. 26.12.12; opubl. 27.06.13, Bul. № 18. - 4 p.
10. Ukhanov, A. P. Rabotosposobnost toplivnoi systemy traktornych diselei v usloviyach peremennogo klimata [Text] / A. P. Ukhanov. - M.: Informagrotech, 1995. - 40 p.
E-mail: bpz_2010@mail.ru
УДК 631.82
ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ УДОБРЕНИЙ-МЕЛИОРАНТОВ ПРИ ОРОШЕНИИ
INFLUENCE AND FURTHER ACTION OF NONCONVENTIONAL MELIORANT FERTILIZERS UNDER IRRIGATION
В.И. Пындак1, доктор технических наук, профессор А.Е. Новиков2'3, доктор технических наук А.С. Межевова1, аспирант
V.I. Pyndak1' A.E. Novikov2'3, A.S. Mezhevova1
1 Волгоградский государственный аграрный университет 2 Всероссийский НИИ орошаемого земледелия 3 Волгоградский государственный технический университет
1 Volgograd State Agricultural University 2All-Russian Research Institute of irrigated agriculture 3Volgograd State Technical University
Нетрадиционные удобрения-мелиоранты пролонгированного действия формируются на основе илового осадка после биоочистки сточных вод. Для получения качественного осадка разработан и реализован ферментно-кавитационный метод. Удобрение-мелиорант это смесь осадка и одного или двух природных мелиорантов-сорбентов. При полевых исследованиях использовали переработанный осадок и природный мелиорант глауконит в соотношении 10 : 1. Высушенный осадок содержит 12-15 % органики и общие формы азота, фосфора и калия, а также подвижную серу. Основу глауконитов составляют кремнезёмы SiO2, в них содержатся фосфорное, калийное и магниевое удобрения. Осадок и глауконит обладают адсорбционными свойствами. В условиях капельного орошения возделывали в севообороте сою и семенной кар-
