Научная статья на тему 'Влияние температуры растворов синтетических моющих средств на их моющую способность'

Влияние температуры растворов синтетических моющих средств на их моющую способность Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
723
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОЙКА ДЕТАЛЕЙ / СИНТЕТИЧЕСКИЕ МОЮЩИЕ СРЕДСТВА / МОЮЩИЕ РАСТВОРЫ / МОЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / СМАЧИВАЕМОСТЬ / THE WASHING OF DETAILS / SYNTHETIC DETERGENTS / THE WASHING SOLUTION / THE WASHING ABILITY / WETTABILITY

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Быков В.В., Загородских Б.П., Ременцов А.Н., Юдин В.М.

К наиболее применяемым для мойки деталей в ремонтном производстве синтетическим моющим средствам (СМС) относятся Тракторин, МЛ-51, МЛ-52, Лабамид-101, Лабамид-202, Лабамид-203, Лабамид-204, AM-15, Аэрол, МС-6, МС-8, Темп и др. Правильный выбор температуры их растворов позволяет существенно улучшить очистку деталей. В работе рассматривается влияние температуры 3 %-х растворов МЛ-52, Темп и Тракторин на моющую способность и смачиваемость растворов. В качестве образца при определении моющей способности использовали стальную пластину размером 150´70´2 мм, шлифованную с одной стороны. В качестве модельного загрязнения на образцы наносили смесь отработавшего дизельного (моторного) масла и смолистого отложения из центрифуги в соотношении 2 : 1. Определяли моющую способность растворов при температуре 40, 50, 60, 70, 80, 90 ºС и продолжительности мойки 1, 2, 3, 4 и 5 минут. Исследования проводили с использованием лабораторной моечной установки. Доказано, что смываемость загрязнений с поверхности детали в первую очередь зависит от температуры моющего раствора, а продолжительность мойки не оказывает существенного влияния на нее, наилучшие моющие свойства растворов СМС проявляются при температуре 80-90ºС, а при мойке в растворе температурой менее 70 ºС происходит резкое ухудшение моющей способности и смачиваемости. По результатам исследований можно рекомендовать следующий рациональный режим мойки загрязненных деталей узлов и агрегатов транспортных средств: температура моющего раствора 80 ºС; продолжительность мойки 4 минуты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Быков В.В., Загородских Б.П., Ременцов А.Н., Юдин В.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF TEMPERATURE OF SOLUTIONS OF SYNTHETIC DETERGENTS ON THEIR WASHING ABILITY

The most commonly used for cleaning parts in the repair production of synthetic detergents (SMS) are Traktorin, ML-51, ML-52, Labamid-101, Labamid-202, Labamid-203, Labamid-204, AM-15, Aerol, MS-6, MS-8, Temp, etc. The correct choice of the temperature of their solutions can significantly improve the cleaning of parts. The paper considers the effect of the temperature of 3% solutions of ML-52, Temp and Traktorin on the washing ability and wettability of solutions. A steel plate 150´70´2 mm in size, ground on one side, was used as a sample in determining the detergency. As a model contamination, a mixture of spent diesel (motor) oil and resinous sediment from a centrifuge was applied to the samples in a 2: 1 ratio. The washing ability of solutions was determined at temperatures of 40, 50, 60, 70, 80, 90ºС and washing time of 1, 2, 3, 4 and 5 minutes. Studies were performed using a laboratory washing installation. It is proved that the washability of contaminants from the surface of a part primarily depends on the temperature of the washing solution, and the duration of washing does not significantly affect it, the best detergent properties of SMS solutions appear at a temperature of 80-90 ° C, and when washing in a solution with a temperature of less than 70 ° C, there is a sharp deterioration detergency and wettability. According to the results of research, we can recommend the following rational mode of washing contaminated parts of components and assemblies of vehicles: the temperature of the cleaning solution 80ºС; washing time 4 minutes.

Текст научной работы на тему «Влияние температуры растворов синтетических моющих средств на их моющую способность»

УДК 620.193:629.3.0835 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-33

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСТВОРОВ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ НА ИХ МОЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ

INFLUENCE OF TEMPERATURE OF SOLUTIONS OF SYNTHETIC DETERGENTS ON THEIR WASHING ABILITY

В.В. Быков1, доктор технических наук, профессор Б.П. Загородских2, доктор технических наук, профессор А.Н. Ременцов , доктор педагогических наук, профессор В.М. Юдин4, доктор технических наук, профессор

V.V. Bikov1, B.P. Zagorodskih2, A.N. Rementsov3, V.M. Yudin4

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана 2Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова

3Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, г. Москва 4Российский государственный аграрный заочный университет, г. Москва

Moscow State Technical University named after N.E. Bauman 2Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilova 3Financial University under the Government of the Russian Federation, Moscow 4Russian State Agrarian Correspondence University, Moscow

К наиболее применяемым для мойки деталей в ремонтном производстве синтетическим моющим средствам (СМС) относятся Тракторин, МЛ-51, МЛ-52, Лабамид-101, Лаба-мид-202, Лабамид-203, Лабамид-204, AM-15, Аэрол, МС-6, МС-8, Темп и др. Правильный выбор температуры их растворов позволяет существенно улучшить очистку деталей. В работе рассматривается влияние температуры 3 %-х растворов МЛ-52, Темп и Тракторин на моющую способность и смачиваемость растворов. В качестве образца при определении моющей способности использовали стальную пластину размером 150x70x2 мм, шлифованную с одной стороны. В качестве модельного загрязнения на образцы наносили смесь отработавшего дизельного (моторного) масла и смолистого отложения из центрифуги в соотношении 2 : 1. Определяли моющую способность растворов при температуре 40, 50, 60, 70, 80, 90 °С и продолжительности мойки 1, 2, 3, 4 и 5 минут. Исследования проводили с использованием лабораторной моечной установки. Доказано, что смываемость загрязнений с поверхности детали в первую очередь зависит от температуры моющего раствора, а продолжительность мойки не оказывает существенного влияния на нее, наилучшие моющие свойства растворов СМС проявляются при температуре 80 -90°С, а при мойке в растворе температурой менее 70 °С происходит резкое ухудшение моющей способности и смачиваемости. По результатам исследований можно рекомендовать следующий рациональный режим мойки загрязненных деталей узлов и агрегатов транспортных средств: температура моющего раствора - 80 °С; продолжительность мойки - 4 минуты.

The most commonly used for cleaning parts in the repair production of synthetic detergents (SMS) are Traktorin, ML-51, ML-52, Labamid-101, Labamid-202, Labamid-203, Labamid-204, AM-15, Aerol, MS-6, MS-8, Temp, etc. The correct choice of the temperature of their solutions can significantly improve the cleaning of parts. The paper considers the effect of the temperature of 3% solutions of ML-52, Temp and Traktorin on the washing ability and wettability of solutions. A steel plate 150x70x2 mm in size, ground on one side, was used as a sample in determining the detergency. As a model contamination, a mixture of spent diesel (motor) oil and resinous sediment from a centrifuge was applied to the samples in a 2: 1 ratio. The washing ability of solutions was determined at temperatures of 40, 50, 60, 70, 80, 90°C and washing time of 1, 2, 3, 4 and 5 minutes. Studies were performed using a laboratory washing installation. It is proved that

249

the washability of contaminants from the surface of a part primarily depends on the temperature of the washing solution, and the duration of washing does not significantly affect it, the best detergent properties of SMS solutions appear at a temperature of 80-90 ° C, and when washing in a solution with a temperature of less than 70 ° C, there is a sharp deterioration detergency and we t-tability. According to the results of research, we can recommend the following rational mode of washing contaminated parts of components and assemblies of vehicles: the temperature of the cleaning solution - 80°С; washing time - 4 minutes.

Ключевые слова: мойка деталей, синтетические моющие средства, моющие растворы, моющая способность, смачиваемость.

Key words: the washing of details, synthetic detergents, the washing solution, the washing ability, wettability.

Введение. Технологией ремонта неисправных узлов и агрегатов транспортных средств предусмотрен такой важный процесс, как наружная мойка, а затем после их разборки и мойка деталей перед дефектовкой. Качественная очистка от загрязнений обеспечивает качественную дефектовку, повышает ресурс деталей, снижает вероятность появления брака. Невыполнение требований технологии и несоблюдение режимов очистки нередко приводит к выбраковке изделий [1, 9].

В настоящее время в связи с возросшими требованиями к охране окружающей среды резко возрос интерес к применению в ремонтном производстве моющих растворов синтетических моющих средств (СМС), действие которых основано на растворении, адсорбции, эмульгировании, диспергировании загрязнений и других процессах [2].

От правильного выбора физико-химической активности моющего раствора, его температуры и соответствующей активации мойки зависит продолжительность и качество мойки [9, 3].

Главным фактором, определяющим выбор температурного режима, способа мойки и марки СМС, является вид загрязнения [10, 6].

Самое широкое применение во всех процессах мойки и очистки, в том числе и в ремонтном производстве транспортных предприятий, нашли CMC, которые в основном состоят из поверхностно-активных веществ (ПАВ) и ряда щелочных солей. К ним относятся такие синтетические препараты, как Тракторин, МЛ-51, МЛ-52, Лабамид-101, Лабамид-202, Лабамид-203, Лабамид-204, AM-15, Аэрол, МС-6, МС-8, Темп и др. [1, 7]. К основным их недостаткам можно отнести недостаточные моющие и пассивирующие действия по отношению к очищаемой металлической поверхности [4, 7].

Известно, что качество мойки загрязненных деталей узлов и агрегатов мобильной техники во многом зависит от температуры водных растворов СМС [5, 8], поэтому исследования в этом направлении являются актуальными и востребованными.

Материалы и методы. С целью установления рационального режима мойки загрязненных деталей проведено исследование влияния температуры и продолжительности мойки на моющую способность 3 %-х растворов МЛ-52, Тракторин, Темп. Исследования проводили с использованием лабораторной моечной установки, изготовленной по аналогу [6].

В качестве образца при определении моющей способности использовали стальную пластину размером 150x70x2 мм, шлифованную с одной стороны. В качестве модельного загрязнения на образцы наносили смесь отработавшего дизельного (моторно-

го) масла и смолистого отложения из центрифуги в соотношении 2 : 1. Образцы устанавливали в моечную установку с помощью кронштейна. Температуру жидкости контролировали термометром.

Порядок выполнения работ по исследованию моющего свойства растворов СМС был следующий:

1. Подготовка образцов:

- удаление продуктов коррозии;

- обезжиривание поверхности образцов с одной стороны венской известью;

- промывка холодной водой;

- просушка между листами фильтровальной бумаги;

2. Измерение размеров образцов.

3. Взвешивание образцов с занесением данных в таблицу 1.

4. Нанесение на обезжиренную поверхность образцов модельного загрязнения в количестве 0,1 г равномерным слоем. Выдерживание образцов на воздухе в течение 30 мин. Взвешивание образцов с загрязнением и занесение данных в таблицу 1.

5. Установка образца с модельным загрязнением в моечную установку.

6. Заливка в ванну моечной установки 1 л моющего раствора и его нагревание до температуры в соответствии с программой испытания.

Таблица 1 - Форма таблицы экспериментов

№№ п/п Наименование моющего средства Температура моющего раствора, °С Продолжи тельность мойки, с Масса образца, г

до очистки (с загрязнением) после очистки

1. Определение моющей способности растворов при температуре 40, 50, 60, 70, 80, 90 °С и продолжительности мойки 1, 2, 3, 4 и 5 минут.

2. Определение смачиваемости моющих растворов.

3. Занесение полученных данных в таблицу 2.

Моющая способность определяется весовым методом, при котором определяется процент смываемости Р загрязнений с поверхности детали [7]:

Р = ^М00 %,

м1 '

где М1 - масса образца до очистки (с модельным загрязнением); М2 - масса образца после очистки.

При этом загрязнения наносятся только с одной стороны образца, т.к. при двустороннем нанесении загрязнения взвешивание образца на весах затрудняется и возможно допущение ошибок в определении массы нанесенного загрязнения.

Смачивающая способность определялась последовательным погружением образцов в моющий раствор и в деминерализованную воду на 10 секунд. После выемки образцов из воды визуально фиксировали продолжительность времени до нарушения сплошности водяной пленки. Разрыв пленки на поверхности от краев образцов менее 10 мм не учитывали. Смачиваемость определяется продолжительностью времени в секундах с момента выемки образцов из воды до нарушения сплошности пленки [4].

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

№ 1 (53), 2019

№ 1 (53), 2019

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Результаты и обсуждение. Графические изображения результатов исследования моющей способности и смачиваемости 3 %-х растворов МЛ-52, Тракторин, Темп при различных режимах мойки приведены на рисунках 1 и 2.

ад 50 60 70 ао эо Температура моющего раствора, t,°C

Рисунок 1 - Влияние температуры растворов СМС на моющую способность

Температура,

Рисунок 2 - Влияние температуры растворов СМС на смачиваемость

Заключение. Анализ данных таблицы 2 и рисунков 2 и 3 позволяет сделать следующие выводы:

1. Смываемость загрязнений с поверхности детали в первую очередь зависит от температуры моющего раствора, а продолжительность мойки не оказывает существенного влияния на нее.

2. Наилучшие моющие свойства растворов СМС проявляются при температуре 80-90 °С.

3. При мойке в растворе температурой менее 70 °С происходит резкое ухудшение моющей способности и смачиваемости.

253

4. Сравнивая значения моющей способности при различных температурах растворов СМС и продолжительности мойки, а также в целях снижения трудоемкости и энергозатрат, мы можем рекомендовать следующий рациональный режим мойки загрязненных деталей узлов и агрегатов транспортных средств:

- температура моющего раствора - 80 °С;

- продолжительность мойки - 4 мин.

Библиографический список

1. Фадеев, И.В. Новые моющие средства для узлов и агрегатов автотранспортных средств [Текст]/ И.В. Фадеев, Ш.В. Садетдинов // Автотранспортное предприятие. - 2014. - № 6. - С. 54-56.

2. Фадеев, И.В. Моющие и противокоррозионные свойства синтетических моющих средств для узлов и деталей транспортных средств в присутствии некоторых боратов [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2016. - № 6. - С. 17-20.

3. Фадеев, И.В. Повышение противокоррозионных свойств технических моющих средств с применением амидоборатных соединений [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2015. - №4. - С. 13-16.

4. Фадеев, И.В. Применение тетраборатов лития, натрия, калия в качестве экологически чистых добавок к моющим средствам [Текст]/ И.В. Фадеев, В.В. Белов, Ш.В. Садетдинов // Известия Международной академии аграрного образования. - 2015. - № 21. - С. 52-55.

5. Фадеев, И.В. Теоретические основы разработки новых ингибиторов коррозии для автотранспортного комплекса [Текст]/ И.В. Фадеев, А.М. Новоселов, Ш.В. Садетдинов // Вестник МАДИ. - 2014. - Вып. 4(39). - С. 17-21.

6. Фадеев, И.В. Разработка синтетических моющих средств на основе боратов для очистки поверхности металлов [Текст] : монография / И.В. Фадеев, Ш.В. Садетдинов, И.Е. Илларионов; под общ. ред. И.Е. Илларионова. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. гос. ун-та, 2016. - 185 с.

7. Drelich, J. Guidelines to measurements of reproducible contact angles using a sessile-drop technique [Tekst]/ J. Drelich // Surface Innovations. - 2013. - № 1. - P. 248-254.

8. Goebel, M.O. Quantitative analysis of liquid penetration kinetics and slaking of aggregates as related to solid-liquid interfacial properties [Tekst] / M.O. Goebel, S.K. Woche, J. Bachmann // Journal of Hydrology. - 2012. - Vol. 442. - P. 63-74.

9. Surface-wetting characterization using contact-angle measurements [Tekst] / T. Huhtamaki, X. Tian, J. Korhonen at al // Nature Protocols. - 2018. - Vol. 13. - P. 1521-1538.

10. Volpe, D. The Wilhelmy method: a critical and practical review [Tekst] / D. Volpe, S. Siboni // Surface Innovations. - 2018. - № 6. - P. 120-132.

Reference

1. Fadeev, I. V. Novye moyuschie sredstva dlya uzlov i agregatov avtotransportnyh sredstv [Tekst]/ I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov // Avtotransportnoe predpriyatie. - 2014. - № 6. - P. 54-56.

2. Fadeev, I. V. Moyuschie i protivokorrozionnye svojstva sinteticheskih moyuschih sredstv dlya uzlov i detalej transportnyh sredstv v prisutstvii nekotoryh boratov [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2016. - № P. - S. 17-20.

3. Fadeev, I. V. Povyshenie protivokorrozionnyh svojstv tehnicheskih moyuschih sredstv s primeneniem amidoboratnyh soedinenij [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2015. - №4. - P. 13-16.

4. Fadeev, I. V. Primenenie tetraboratov litiya, natriya, kaliya v kachestve jekologicheski chistyh dobavok k moyuschim sredstvam [Tekst]/ I. V. Fadeev, V. V. Belov, Sh. V. Sadetdinov // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. - 2015. - № 21. - P. 52-55.

5. Fadeev, I. V. Teoreticheskie osnovy razrabotki novyh ingibitorov korrozii dlya avtotran-sportnogo kompleksa [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. M. Novoselov, Sh. V. Sadetdinov // Vestnik MADI. -2014. - Vyp. 4(39). - P. 17-21.

6. Fadeev, I. V. Razrabotka sinteticheskih moyuschih sredstv na osnove boratov dlya ochistki poverhnosti metallov: monografiya [Tekst] / I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov, I. E. Illarionov; pod ob-sch. red. I. E. Illarionova. - Cheboksary: Izd-vo Chuvash. gos. un-ta, 2016. - 185 p.

7. Drelich, J. Guidelines to measurements of reproducible contact angles using a sessile-drop technique [Tekst]/ J. Drelich // Surface Innovations. - 2013. - № 1. - P. 248-254.

8. Goebel, M.O. Quantitative analysis of liquid penetration kinetics and slaking of aggregates as related to solid-liquid interfacial properties [Tekst] / M.O. Goebel, S.K. Woche, J. Bachmann // Journal of Hydrology. - 2012. - Vol. 442. - P. 63-74.

9. Surface-wetting characterization using contact-angle measurements [Tekst] / T. Huhtamaki, X. Tian, J. Korhonen at al // Nature Protocols. - 2018. - Vol. 13. - P. 1521-1538.

10. Volpe, D. The Wilhelmy method: a critical and practical review [Tekst] / D. Volpe, S. Siboni // Surface Innovations. - 2018. - № 6. - P. 120-132.

E-mail: rementsov@yandex.ru

УДК 539.3:631.2 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-34

КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНЫЕ МОДЕЛИ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ АПК

FINITE-ELEMENT MODELS OF DISCRETIZATION OF THIN-WALLED STRUCTURES OF ENTERPRISES OF AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Ю.В. Клочков1, доктор технических наук, профессор А.П. Николаев1, доктор технических наук, профессор Т.А. Соболевская1, кандидат технических наук С.Д. Фомин1, доктор технических наук, доцент М.Ю. Клочков2

Yu.V. Klochkov1, A.P. Nikolaev1, T.A. Sobolevskaya1, S.D. Fomin1, M.Yu. Klochkov2

1 Волгоградский государственный агарный университет, г. Волгоград 2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

1Volgograd State Agrarian University, Volgograd 2Lomonosov Moscow State University

Усложнение инженерных объектов АПК требует развития и совершенствования современных численных методов расчета их напряженно-деформированного состояния под действием различных видов заданных нагрузок. Цель - разработка алгоритмов получения аппроксимирующих выражений искомых величин метода конечных элементов с различным набором узловых неизвестных. Изложены основные принципы построения актуальных конечноэлементных моделей дискретизации тонкостенных конструкций, входящих в структуру агропромышленного комплекса, таких как резервуары, оросительные, осушительные и дренажные трубопроводы, водовоздушные колпаки и другие. Геометрические соотношения между деформациями и перемещениями получены на основе гипотезы прямой нормали с использованием уравнений механики сплошной среды. Элементом дискретизации тонкостенных конструкций АПК выбран четырехугольный фрагмент срединной поверхности с узлами, расположенными в его вершинах. Предложены три варианта набора узловых варьируемых параметров. В первом варианте узловыми неизвестными выбраны компоненты вектора перемещения. Во втором варианте наряду с компонентами вектора перемещения используются их первые производные по криволинейным координатам срединной поверхности. В третьем варианте дополнительно привлекаются частные производные второго порядка. Отличительной чертой предложенных конечноэлементных моделей является использование интерполяционной процедуры компонент вектора перемещения и их производных как составляющих векторных полей. При данном способе интерполяции в качестве интерполирующего объекта выбирается непосредственно вектор перемещения, а не его отдельные компоненты. В результате реализации данного подхода в структуру интерполяционных выражений входят не только компоненты вектора перемещения, но и параметры используемой системы криволинейных координат, что позволяет автоматически учитывать в неявном виде смещения элемента дискретизации как твердого тела. С целью верификации разработанных конечноэлементных моделей дискретизации тонкостенных

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.