Способ контроля распределения воды в топливе

Способ контроля распределения воды в топливе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: на складах хранения и аэродромном контроле. Сущность изобретения: измеряют количество фактических количеств растворенной воды (Враств.) и микроэмульсионной воды (Вмкэ) в топливе. Смешивают навеску топлива с заданным количеством воды (В). Замеряют предельное количество растворенной (В раств) и микроэмульсионной (В мкэ) воды в топливе Замеряют количество отстойной воды после смешения. Определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда по формуле By В + Враств. + Вмкэ Вмкэ - Враств - Вост. % к топливу. Общую обводненность топлива (Вобщ..) определяют по формуле Вобщ. (1,05- ,40)В0тст., % к топливу. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фа (..) (Сл (Д

1 ! (21) 4925936/04 (22) 05,04.91 (46) 07.11.92. Бюл, N 41 (71) Государственный научно-исследовательский институт llo химмотологии (72) Я.Б. Чертков, Р.М, Березина и О,А. Бурмистров (56) Итинская Н,И, Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. М.: 1969, с, 300.

Дубовкин Н,cD. и др, Справочник. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. М.; Химия, 1985, с. 22 — 26, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ТОПЛVIЗЕ (57) Использование: на складах хранения и аэродромном контроле. Сущность изобреИзобретение относится к области контроля эксплуатационных свойств нефтяных дистиллятных топлив, в частности для оценки важнейшего показателя качества топлива,— его обводненности при хранении, и может быть использовано на складах хранения и при аэродромном контроле.

Известно, что обводненность топлив характеризуется тремя видами воды: отстойной, растворенной и микроэмульсионной, Даже при точном контроле количеств отстойной, растворенной, микроэмульсионной воды, в и рактике известны случаи аварий, тщательное изучение которых позволяет сделать вывод о наличии неучтенной воды, попадающей с топливом в зону сгорания, что может являться причиной срыва пламени в газотурбинном двигателе.

„„5U„„1774255 А1 (51)5 G 01 N 33/22

Д, =.г .

r P

2ь тения: измеряют количество фактических количеств растворенной воды (Bpac s ) и микроэмульсионной воды (В ) в топливе.

Смешивают навескутоплива с заданным количеством воды (В). Замеряют предельное количество растворенной (В pacrs ) и микроэмульсионной (В мyэ) воды в топливе Замеряют количество отстойной воды после смешения, Определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда по формуле By = В + Враств. + Вмкэ Вл кэ Bpacrs

Вост. % к топливу. Общую обводненность топлива (В0бщ) определяют по формуле

Вонищ (1,05 — l,40)Вотст, % к топливу, 1 з, и. ф-лы, 4 табл.

Была поставлена задача повысить точность KQHTpoflsI, путем выявления неучтенной воды. В основу был положен метод обследования материального баланса воды в топливе и в системе, в которой оно хранится.

Проводили исследования на современных стандартных реактивных топливах марок: ТС-1, PT u T-6, Известен способ определения в топливах отстойной воды, включаюший визуальный контроль, слив отстоя и замер его количеств.

Наиболее близким по технической сущности является способ. контроля обводненности топлива, включающий определение наличия и содержания отстойной воды в емкостях хранения и летательных аппаратов, а также количеств растворенной и микро1774255

20

55 эмульсионной воды. Недостатком известного способа является значительная погрешность в определении общей обводненности, Цель изобретения — повышение точности и упрощение контроля.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе контроля распределения воды в топливе, включающем измерение количества отстойной избыточной воды (Вотс .) и фактических количеств растворенНОЙ (Враств.) И МИКРОЭМУЛЬСИОННОЙ (Вмкэ) ВОды, навеску топлива смешивают с заданным количеством воды (В), с последующим замером предельных количеств растворенной (Враств ) И МИКРОЗМУЛЬСИОННОй (В тмкэ) ВОДЫ B. топливе и определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда, по следующей зависимости

By = В + В раста, + В мкэ Враств Вмкэ

В стст„мас. % к товливу, где Ву — вода, удержанная под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда;

 — вода, для смешения с навеской топлива;

Враств, предельное количество воды., растворяющейся в топливе при данной температуре;

В мкэ — предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при данной температуре;

Вмкэ — фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе при данной температуре;

Враств. — фактическое количество растворенной воды в исходном топливе при данной температуре;

Вотст. количество ОтстОЙнОЙ вОДы В топливе после смешения, а также замеряют количество отстойной воды (Вотст.), а общую обводненность топлива (В<ащ) определяют по следующей формуле:

В<>ещ. = (1,05 " 1,40) е Вотст мас. % к топливу, Где Вобщ, общая вода, содержащаяся в топливе и в системе, в которой оно хранится.

Новое по отношению к прототипу является измерение предельных при данной температуре количеств растворимой (Враств.) и микроэмульсионной (В Mt

На чертеже представлена установка для контроля распределения воды в топливе.

Установка состоит из:1 — стеклянного реактора для топлива с водяной рубашкой;

2 — мешалки для гомогенизации топлива с водой; 3 — микробюретки, для дозирования

5 Bopb! в ToflRMBo, 4 — мерного цилиндра, pl1$3 отбора и замера объема отстойной воды; 5 — водяного термостата, для подачи в рубашку реактора воды с заданной температурой..

Способ контроля распределения воды в топливах (РВТ) осуществляется следующим образом.

В стеклянный прибор лабораторной установки (см. чертеж) загружают 100 мл взвешенной на весах средней пробы топлива.

Предварительно из средней пробы отбирается навеска для определения суммы фактически растворенной воды (Враств,) и микроэмульсионной (Вмк,), в мас, % к топливу при заданной температуре, методом К.

Фишера (ГОСТ 14870-77). Затем, в таких же условиях определяют в отдельной пробе топлива, но после фильтрации через бумажный фильтр содержание растворенной soды. Разница между первым и вторым.25 определениями дает содержание микроэмульсионной воды.

B стеклянном реакторе топливо через зарубашечное пространство термостатируют водой, поступающей из термостата 5.

Температура. воды в термостате поддерживается с точностью + 0,5 С, Обычно замеры проводят при 25 С, если не преследуется цель исследования влияния температур.

После установления в топливе заданной температуры включают механическую мешалку с регулируемым числом оборотов 2 для его гомогенизации. Перемешивание топлива должно проводиться с достаточной силой и частотой вращения мешалки, чтобы

40 по высоте слоя топлива образовался устойчивый конус. Равномерно, в течение 30 мин гомогенизации в центр топливного конуса по каплям приливают из микробюретки 3 с делениями 0,01 мл 2 мл дистиллированной воды, Это минимальное количество воды, при котором ее распределение (отстойная, растворенная, микроэмульсионная, наплывно-адгезионная) происходит в постоянном и воспроизводимом соотношении.

Через 30 мин после добавления в топливе воды, мешалку останавливают. Часть воды отстаивается. Со стеклянных стенок реактора несколькими толчками мешалки переводят в отстой капли воды, слабо удерживающиеся на стеклянной поверхности, Количество прочно удерживающейся на стенках реактора воды отвечает наплывной (By)

Не изменяющийся, установившийся объем отстойной воды (Вотст.) отделяется в

1774255 мерный цилиндр 4 с ценой деления 0,1 мл, в котором замеряется.

Из отстоявшегося в течение 2 ч топлива в реакторе 1 шприцем отбирают навеску для установления предельного содержания растворенной и микроэмульсионной воды при данной температуре. Onределения произ.водят так же, как и фактические их количества, в образце исходного топлива.

Полученные данные используются для составления водного баланса. Баланс составляется, мас. o для воды по отношению к топливу и, если необходимо, к общему содержанию воды в системе, по типу:

Приход

1.Введено воды

2. Фактически растворенная вода в топливе

3, Фактически микроэмульсионная вода в топливе

Расход

1. Отстойная вода

2, Предельно растворенная вода

3. П редел ьн ое содержание микроэмульсионной воды в топливе

4. Наплывная вода

Общая вода

Общая вода

Результаты замеров хорошо воспроиз. водились, Максимальное отклонение параллельных,определений от средней величины, /о оТсТоАНоА воды :"0,015 наплывной воды :"0,001 растворенной воды + 0,0001 микроэмульсион ной воды |0,0001

Наплавная вода определяется по разнице в балансе воды. Рассчитанные ее количества были подтверждены экспериментально аналитически. Для этого, после гомогенизации топлива с водой и проведения замеров (см. выше), отстойная вода осторо>кно сливалась, Топливо и внутренние стенки реактора обрабатывали взвешенным количеством метанола, в котором предварительно определяли содержание воды по ГОСТУ 14870-77. По увеличению количества воды в метаноле до и после обработки им гомогенизированного топлива и внутренней поверхности реактора, подсчитывали количество наплывной воды, т. е. задержанной на стеклянных стенках реактора. Это количество наплывной воды, полученное аналитическим путем, сопоставлялось с ее количеством, вычисленным по балансовой разнице (см. табл. 1).

Как это видно, количества наплывной воды, полученные балансовым расчетом и аналитическим путем — растворе||ием воды в метаноле, близкие; расхождения параллельных определений тем и другил методами менее 1, при параллельной сходимости

5 в пределах одного метода определения— около 0,2;, В табл. 2 представлены данные, полученные способом РВТ, а для наплывной воды и аналитическим методом, для товар10 ных реактивных топлив, при двух существенно различающихся температурах.

Из данных табл, 2 видно, что количество наплывной воды, установленное по рассогласованию баланса (см. графу 6), близко к

15 количеству наплывной воды, определенному аналитически.

Таким образом, весьма точным методом

К. Фишера (ГОСТ 14870-77), которым определяют.содер>кание воды с точностью до

20 10, также подтверждено наличие неучитываемой в настоящее время наплывной (адгезионной) воды, Оказалось, что количество наплывной воды в топливной системе достаточно велиl

25 ко, чтобы представлять опасность для экс-"., плуатации летательных аппаратов.

Способом РВТ установлено, что количество наплавной воды сильно изменяется с температурой топлива; с понижением тем30 пературы, т, е. с подъемом самолета оно увеличивается. При 10 С количество наплывной воды достигает 20 — 25/ от общего содержания воды в топливной системе, в то время как при 25 С эта величина составляет

35 лишь 10 — 15/ (см. таблицу 3), Таким образом, применение изобретения не только упрощает количественную оценку распределения воды в топливе и в системе.его хранения, но и позволяет выя40 вить неучитываемую до настоящего времени наплывную. воду, количество которой достаточно велико, что представляет опасность в условиях эксплуатации летательных аппаратов, особенно с понижением темпе45 ратурbl, Сумев выявить еще одну составляющую воды в топливе — под слоем топлива на стенках системы, удалось найти пути снижения опасности обводнения топлива. Так, напри50 мер, оказалось, что в присутствии известной антиводокристаллизующей присадки "Жидкость И" (этилцеллозольв) достигается дополнительный эффект — существенно

55 снижается количество наплывной воды, задерживающейся под слоем топлива (см. табл. 4), Происходит это за счет некоторого увеличения отстоя. растворенной и микроэмульсионной воды.

Эти свойства широкоприменя ощейся присадки, предотвращающей образование

1774255

Таблица 1

Сопоставление наплывной воды, определенной на топливе ТС-1, по балансовой разнице и аналитическим путем кристаллов льда в топливе, до сих пор не были известны и выявлены при помощи способа PBT.

Эффект применения изобретения состоит в следующем: способ PBT позволяет количественно контролировать распределение воды в топливе и в системе его хранения, включая скрытую, до сйх пор не контролируемую на. плы вную (адгез ион ную) воду, количество которой достаточно велико, чтобы представлять опасность при эксплуатации летательных аппаратов, увеличивающееся с понижением температуры топлива; способ PBT позволяет по количеству слитого отстоя воды, что обязательно в системе МГА, прогнозировать содержание в системе скрытой наплывной воды, что, в случае необходимости, позволит включить в действие предупредительные меры, Формула изобретения

1. Способ контроля распределения воды в топливе, включающий измерение количества отстойной избыточной воды и фактических количеств растворенной и мик роэмульсионной воды отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, навеску топлива смешивают с заданным количеством воды с последующим замером предельных количеств растворенной и микроэмульсионной воды в топливе и определяют количество воды, удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда, по следующей формуле;

I t

By = В + В раств + Вмкэ Вмкэ Враств

В(fc7 мас, к топливу, 5 где By — вода, удержанная под слоем тог лива на стенках внутренней поверхности сосуда;

 — вода, принятая для смешения с навеской топлива;

10 Bpacre — предельное количество растворенной воды в топливе при данной температуре;

Вмкэ — предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при данной

15 температуре;

В кэ — фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе при данной температуре;

Врвств — фактическое количество раство20 ренной воды в исходном топливе при дан- ной температуре;

Вотст — фактическое количество отстойной воды в топливе после смешения..

2. Способ пои. 1, отл и ч а ю щи и с я

25 тем, что, с целью упрощения контроля качества топлива, замеряют количество отстойной воды, а общую обводненность топлива определяют по следующей формуле:

BQgp = (1,05 — 1,40) Вотст, мас. к топ30 ливу, где В,вщ — общая вода, содержащаяся в топливе и в системе, в которой оно хранится.

1774255

Т а б л и ц а 2

Аналитический метод,Ф

Способ РВТ,ь к общей воде

Температура топllHB8 ) С сумма граФ

2" 4 отстойпредельно микроэмульсионная предельно растворенная наплывная вода ная наплыв ная вода

Топливо ТС-1

78,03 . 21,97

89,24 10,76

Е0

21,39

l1,37

77,79 0,07

88,91 О, 09

0,17

0,24

Топливо PT

77,91 22,09

87,96 12,04

22,14

12,22

77 80 0 04 0 07

87,80 0,06 0,10

Топливо Т-6

76,08 23,92

87,06 12,94

75,80 0,09

86,74 0,11

23,53

13,22

0,19

0,21

Табл ица 3

Изменение доли наплывной воды при различных температурах топлива

По отношению к общему содержанию воды, отн. 4

По отношению к отстойной воде, отн.4

По отношению к

Температура топлива, С топливу, мас. 3

Топливо ТС-1

22,2

11,1

Топливо РТ

22,2

12,2

Топливо Т-6

24,2

l3 3

0,56

0,28

28 5

12,0

0,56

0,31

29,0

14,0

32,0 l5 0

0,57

0,31

Оценка распределения воды в реактивных топливах

1774255

Таблица4

Влияние антиводокристаллизующей присадки

"Жидкость И" на распределение воды в топливной системе (по данным РВТ, при 25 C) Распределение воды в топливе, Ф отстойнаплывная ная

Отсутствует

0,10

0,30

Составитель я.Чертков

Техред М.Моргентал Корректор З,салко

Редактор

Заказ 3923 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага ина 101

Содержание присадки в топливе

ТС-1, мас. 3

86,49 13,5 91,0 8,4

94 О 5,5 растворенная и микроэмульсионная

0,110

0,600

0,500