Влияние температуры и концентрации присадки «И-м» на содержание воды в топливе

УДК 621.624.004.2

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИСАДКИ «И-М» НА СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ТОПЛИВЕ

А.О. ОСИПОВ, О.П. ОСИПОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.

В статье показано влияние температуры и концентрации присадки И-М на содержание воды в топливе. Представлены количественные показатели содержания воды в топливе при различных концентрациях И-М и температурах. Определены оптимальные концентрации присадки в топливе.

Ключевые слова: авиационное топливо, присадка «И-М», содержание воды в топливе, различные температуры.

Эффективность противоводокристаллизационных присадок оценивают по их способности понижать температуру кристаллизации водных эмульсий в реактивных топливах. Она зависит от числа углеродных атомов в молекуле присадки, количества и природы функциональных групп в ней. Характеристикой, наиболее полно описывающей эти свойства, является коэффициент распределения присадки между фазами. Коэффициент распределения описывается отношением объемной концентрации ПВКЖ в воде и ее объемной концентрации в топливе.

Введение в этилцеллозольв 50% об. метилового спирта в значительной степени повышает коэффициент распределения смесевой присадки. Это связано с тем, что коэффициент распределения для метилового спирта по сравнению с другими ПВКЖ имеет самое высокое значение. Так, при температуре 20°С коэффициент распределения для метанола равен 200 против 84 для этилцеллозольва. При отрицательных температурах (минус 20°С) различия в коэффициентах распределения еще выше и для метанола равен 310, а для этилцеллозольва 150. Растворимость воды в топливе ТС-1 также возрастает с введением в состав ПВКЖ метанола. Это способствует более интенсивному обводнению топлива с присадкой «И-М» при его хранении.

Сопоставление полученных данных показывает, что при повышении концентрации присадки «И-М» с 0,1% масс. до 0,2% масс. наблюдается монотонное снижение содержания воды при любой температуре топлива (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1

Влияние температуры и концентрации «И-М» в ТС-1 на обводненность топлива

Наименование Температура, С

0 -4 -10

1 2 3 4

Содержание воды в топливе ТС-1 с 0,10% масс. присадки, ррт 81,6 /64,3 82,3 / 63,6 80,0 / 60,0

Содержание воды в топливе ТС-1 с 0,15% масс. присадки, ррт 81,3 / 70,0 81,3 / 70,3 80,3 / 68,0

Содержание воды в топливе ТС-1 с 0,20% масс. присадки, ррт 80,3 / 73,6 78,0 / 71,3 85,0 / 78,0

Изменение концентрации воды в топливе, ррт / % отн., концентрация присадки, % отн.: 0,10% масс. 0,15% масс. 0,20% масс. 17.3 / 21,9 11.3 / 15,2 6,7 / 8,4 18,7 / 22,8 11,0 / 16,0 6,7 / 8,7 20,0 / 22,3 12,3 / 9,0 7,0 / 7,7

* Примечание. В числителе содержание воды в топливе с присадкой при 17°С, в знаменателе - после охлаждения

Полученные данные хорошо согласуются с известными данными по влиянию концентрации присадки «И» на обводнённость топлива. При этом, чем больше концентрация присадки в топливе, тем меньше изменяется количество воды при понижении температуры (рис. 1).

Для топлива, содержащего 0,15 и 0,20% масс. жидкости «И-М», количество воды, перешедшей в отстой, практически не меняется при снижении температуры окружающей среды (рис. 1).

Г 25

и

п - 23

й

о - 21

т

о

в т 19

ш д Р и - 17

ш е п и н д - 15

п ? ж 13

ы л

д х

во о 11

во

Рис. 1. Влияние температуры и концентрации «И-М» на обводненность топлива ТС-1: 1 - концентрация «И-М» - 0,10% масс.; 2 - концентрация «И-М» - 0,15% масс.;

3 - концентрация «И-М» - 0,20% масс

Время отстаивания соответствует времени охлаждения системы топливо ТС-1 с «И-М» до температуры испытания при средней скорости охлаждения топлива, равной 2°С/ч.

В то же время при концентрации присадки 0,1% масс. количество воды, перешедшей в отстой, в два раза больше, чем при более высоких концентрациях присадки в топливе. Таким образом, высокие концентрации «И-М» в топливе способствуют стабилизации системы микроэмульсии раствора ПВКЖ в реактивном топливе. Обратные мицеллы, образованные молекулами этилцеллозольва и метанола, солюбилизируют молекулы воды в полярном ядре мицеллы, препятствуя процессу набухания мицелл, образованию микроэмульсии, ее коагуляции и пере-конденсации микрокапель воды. В случае недостаточной концентрации мицеллообразующих веществ (0,1% масс. присадки) мицеллы переходят в микрокапли эмульсии. При соударении микрокапли коагулируют, увеличиваются в размерах и осаждаются на дне приемного резервуара.

Таким образом, количество воды, перешедшей в отстой, при низкой концентрации ПВКЖ в два раза выше, чем при ее концентрации 0,20% масс. (табл. 1, рис. 1). Переходя к выбору эксплуатационных режимов необходимо констатировать, что в осенне-зимний период наиболее приемлемая концентрация ПВКЖ в топливе составляет 0,2%.

2

ГЛ

ЛИТЕРАТУРА

1. Мерцалов П.П. Бедрик Б.Г., Сапунько К.Л. // ХТТМ, 1985, № 7.

2. Бедрик Б.Г., Голубушкин В.Н., Лихтерова Н.М. // ХТТМ, 1985, № 7.

3. Лихтерова Н.М., Стародубцева О. А., Балак Г.М. и др. // ХТТМ, 1992, № 10.

THE «H-M» ADDITIVE TUMPPRTURE AND CONCENTFRTION INFLUENCE NT WDUEE ENDTEDT TD FREL

Nsipov D.N., Nsipov N.P.

The article shows how temperature and I-M concentration influence the water content in the fuel. It also presents quantitative indexes of the water content in the fuel at different concentrations and temperatures. Finally, the most optimal fuel additive concentrations are determined in the article.

Key words: aviation fuel, «H-M» additive, water content in fuel, various temperatures.

Сведения об авторах

Осипов Артем Олегович, 1981 г.р., окончил МГАУ им. В.П. Горячкина (2004), аспирант кафедры авиатопливообеспечения и ремонта МГТУ ГА, автор 8 научных работ, область научных интересов - физико-химическая механика, несмешивающиеся жидкости, технология авиатопливообеспечения.

Осипов Олег Петрович, 1949 г.р, окончил МГИИТ (1978), кандидат технических наук, директор научно-производственной фирмы НПО «АГРЕГАТ», автор более 20 научных работ, область научных интересов - технология авиатопливообеспечения, технические средства АТО.