CC BY
45
УДК 621.624.004.2
ПРОБЛЕМЫ ФИЛЬТРАЦИИ И СЕПАРАЦИИ ПРОТИВОВОДОКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПРОКАЧКЕ ТОПЛИВА ЧЕРЕЗ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЕ КАРТОНЫ В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР
А.О. ОСИПОВ, О.П. ОСИПОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.
В статье рассматриваются проблемы, связанные с фильтрацией и сепарацией противоводокристаллизацион-ных жидкостей после прокачки через фильтровальные картоны в условиях отрицательных температур.
Ключевые слова: топливо, фильтрация, противоводокристаллизационные жидкости.
Рассмотрим процессы, происходящие на поверхности фильтровального картона при прохождении топлива ТС-1 с присадкой "И-М" при температурах ниже 0 0С. Рассмотрим природу явления. Известно, что полимерные материалы, к которым относятся эпоксидные и фенолфор-мальдегидные смолы, имеют низкоэнергетическую поверхность, которая хорошо смачивается малополярными жидкостями, такими как углеводородные топлива. Краевой угол смачиваемости 9 топлива при нормальных условиях менее 200 при поверхностном натяжении 16 мН/м. При этом необходимо отметить, что поверхностное натяжение метанола на 76 % выше, а этилцело-зольва на 42 % выше, чем у топлива при тех же условиях.
При температурах выше -90 С коллоидного раствора топлива и ПВК присадок краевой угол смачиваемости последней не превышает 900, Cos 9 положительный. Система представляет собой прозрачный молярный раствор. При прокачке присадки смачивают фильтровальную штору и вместе с топливом проходят через неё.
При снижении температуры коллоидного раствора топлива и АВК присадок ниже минус 10-15° С краевой угол смачиваемости ПВК присадок увеличивается, начинает превышать 900. Cos 9 становится отрицательным и происходит процесс создания эмульсионного раствора. Образуется так называемое "помутнённое" топливо. Образовавшаяся эмульсия в течение длительного времени может не коагулировать и не расслаиваться до видимых значений. Таким образом, образовавшаяся в резервуаре топливозаправщика эмульсия не будет являться браковочным показателем по имеющимся руководящим документам.
После слива отстоя, отбора проб с положительным результатом, производится заправка ВС имеющейся в резервуаре топливозаправщиков (ТЗ) эмульсией. При этом малополярное углеводородное топливо смачивает поверхность полимерных пропиток, а полярные высококонцентрированный раствор "И-М" и воды (эмульсия) сепарируются фильтровальной шторой.
В случае очистки авиатоплива с использованием фильтров водоотделителей физикохимическая механика коагуляции и сепарации микрокапель дублируется на коагулирующей и сепарирующей перегородках. Происходит процесс так называемой вторичной коагуляции на коагулирующей перегородке и сепарация на поверхности фторированного полимера сепарирующей перегородки.
В сложившейся практике изготовления фильтроэлементов для фильтрации авиатоплива используются фильтровальные картоны с эпоксидной пропиткой. Это картоны марок "Hollingsworth & Vose GmbH & Co.KG" 882/2 VH206. Для целей чистоты эксперимента исследования поверхностных явлений проводились на материалах, серийно производимых промышленностью и применяемых при изготовлении ФЭ.
Исходя из практических целей настоящего исследования, нами были определены краевые углы смачивания различными жидкостями поверхностей эпоксидных смол.
Исследования проводились на лабораторном стенде СИФ-2М по специально разработанной методике.
Измерение краевого угла смачиваемости проводилось при температурах + 150С; 00С; - 40С; - 100С. Результаты определений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Краевые углы смачиваемости "И-М" + Н2О на эпоксидных покрытиях при температуре 150С; 00С; -40С; -100С
Высоко-концентрированный раствор 'И-М' дистиллированной воды, в % Т=+15С Т=+5С Т=0С Т=-2С Т= - 4С Т II 1 О Т= -10С Т= -15С
50х50 139 140 141 144 148 148 149 151
75 х 25 133 135 137,5 138 138 139 139,5 142
85х15 127 129 130 133 134 136 136 137
95 х 5 108,5 110 111 113 114,5 117 121 122
95,8х4,2 100 104 107 110 112 114 115 118
96,5 х 3,46 70 75 84,5 89 101 102 102 106
98,5 х 1,46 60,5 63 69 74 90 91 90,5 94
98,9х1,1 39 43 44 48 52 53 57 62
99,3х0,7 32 34 34 37 39 40 45 49
99,96 х 0,04 19 20 23 24 29 31 36 38
Известно, что малополярное топливо ТС -1 имеет поверхностное натяжение в пределах 1618 мН/м и характеризуется углом смачиваемости на низкоэнергетической поверхности, равным 17 - 20 град. Более полярные жидкости, такие как вода, раствор "И-М+Н2О" характеризуются значительно большей полярностью и имеют более высокие краевые углы смачивания на аналогичной поверхности.
При рассмотрении значения поверхностного натяжения жидкости "И-М" в керосине в условиях отрицательных температур, необходимо отметить, что в результате постепенного охлаждения молярного раствора топлива с присадкой из него переходит в эмульсионную фазу компонент "И-М" и вода. Чем глубже охлаждение, тем этот процесс перехода "И-М" в эмульсию протекает более интенсивно.
При постепенном охлаждении поверхностное натяжение высококонцентрированного раствора "И-М" с водой возрастает, угол сидячей капли на эпоксидной поверхности увеличивается, смачиваемость поверхности снижается и соответственно возрастет количество жидкости "И-М", которое после прокачки через фильтрующую перегородку окажется отсепарированным. Это приведет к снижению концентрации ПВКЖ "И-М" в топливе, заправленном в баки ВС, повышению вероятности обмерзания фильтров в длительном полете и снижению безопасности полетов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Энглин Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах. - М.: Химия, 1980.
2. Логвинюк В.П. и др. Химия и технология топлив и смазок. - 1970. - № 5.
3. /1*111.111 W. Am.Chem.Soc., 43, р.1, (1964).
THE ARTICLE DEALS WITH THE WASHOUT OF PHENOL FORMALDEHYDE AND EPOXIDE PRESERVATION OF FILTERED PAPERBOARDS BY ANTI-WATER CRYSTALLIZED LIQUIDS
Osipov A.O., Osipov O.P.
The article reflects (deals with) the problem of antihydrocrystallization liquids filtration and separation after priming through filtering cardboards in low temperature conditions.
Key words: fuel, filtering, antihydrocrystallization liquids.
Сведения об авторах
Осипов Артем Олегович, 1981 г.р., окончил Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина, аспирант кафедры ремонта летательных аппаратов и авиадвигателей МГТУ ГА, автор 6 научных работ, область научных интересов - физико-химическая механика, несме-шивающиеся жидкости, технология авиатопливообеспечения.
Осипов Олег Петрович, 1953 г.р, окончил МИИТ (1978), кандидат технических наук, директор научно-производственной фирмы НПФ "АГРЕГАТ", автор более 20 научных работ, область научных интересов - химмотология авиационных топлив.
