CC BY
71
УДК 665.662.004.55
В.П. Коваленко, доктор техн. наук Е.А. Улюкина, канд. техн. наук
А.Н. Воробьёв
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТОПЛИВА
ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИИ
Для очистки топлива, применяемого при эксплуатации автомобильной техники, наибольшее распространение получило его фильтрование с применением пористых перегородок. Это объясняется такими преимуществами фильтров, устанавливаемых в системах питания двигателей, как стабильная тонкость фильтрования, сравнительная простота конструкции, отсутствие потребности в посторонних источниках энергии. Если придать пористой перегородке гидрофобные свойства, то в процессе фильтрования из топлива наряду с твердыми загрязнениями будут также удаляться микрокапли эмульсионной воды. Существует большое количество конструкций разнообразных фильтров [1]: одноступенчатых, двухступенчатых [2, 3], комбинированных [4] и т. д. Однако основным недостатком фильтров является ограниченный ресурс их работы вследствие забивки пор фильтрующей перегородки частицами твердых загрязнений и блокирования ее поверхности микрокаплями воды. Это требует периодической замены фильтрационных элементов или их регенерации для удаления загрязнений. Более перспективно использование фильтров, конструкция которых позволяет осуществлять непрерывную регенерацию фильтрационных элементов в процессе работы фильтра без его остановки. Такими возможностями обладают гидродинамические фильтры, при работе которых одновременно с фильтрованием топлива через пористую перегородку непрерывно происходит удаление загрязнений с поверхности этой перегородки в результате гидродинамического воздействия инерционных сил потока. Гидродинамические фильтры с неподвижными фильтрационными элементами имеют весьма простую конструкцию, но требуют отвода на сброс части очищаемого топлива, поэтому их можно достаточно успешно применять в циркуляционных системах, когда часть топлива не поступает в камеру сгорания двигателя, а сбрасывается обратно в топливный бак, как это происходит в некоторых системах питания дизелей.
В предлагаемой конструкции гидродинамического фильтра (рис. 1) сбрасываемое топливо поступает в динамический отстойник, а его выход из отстойника осуществляется по периферии конических тарелок. При таком подводе топлива помимо
И ВОДЫ
более компактной конструкции динамического отстойника повышается эффективность очистки сбрасываемого топлива, так как скорость потока при движении по поверхности тарелок от оси устройства к его периферии замедляется, что создает благоприятные условия для осаждения загрязнений. При работе гидродинамического фильтра большая честь загрязненного топлива под давлением поступает во внутреннюю полость фильтрационного элемента, проходит через пористую перегородку и отводится из корпуса через патрубок выхода очищенного топлива, а часть топлива создает продольный поток вдоль внутренней поверхности пористой перегородки и в виде концентрирован-
Рис. 1. Устройство для очистки топлива в циркуляционных системах:
1 — патрубок выхода очищенного продукта;
2 — корпус; 3 — крышка; 4 — патрубок подвода продукта; 5 — пружина; 6 — основание фильтрационного элемента; 7 — пористая перегородка;
8 — днище корпуса; 9 — патрубок сброса части продукта; 10 — накидная гайка; 11 — перфорированная трубка; 12 — пакет конических тарелок; 13 — стяжка; 14 — насадка; 15 — патрубок слива отстоя; 16 — днище насадки; 17 — патрубок возврата топлива в бак
ной суспензии, насыщенной твердыми частицами и эмульсионной водой, через отверстия в перфорированной трубке динамического отстойника распределяется по коническим тарелкам, на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц и микрокапель воды. Осадившиеся частицы загрязнений перемещаются по поверхности тарелок, отводятся через радиальный зазор между тарелками и перфорированной трубкой в днище насадки и удаляются через патрубок слива отстоя, а очищенное в динамическом отстойнике топливо через патрубок возврата отводится в топливный бак циркуляционной системы питания двигателя.
Для случаев, когда требуется полнопоточная очистка топлива, разработано устройство, включающее гидродинамический фильтр с фильтрую-ще-коагулирующей ступенью из ПГС-полимера, дополнительную водоотталкивающую перегородку из металлической сетки с фторопластовым покрытием, гидроциклон для очистки сбрасываемой из гидродинамического фильтра части топлива и струйный аппарат для его инжекции в поток топлива, поступающего на очистку (рис. 2) [5].
Гидродинамический фильтр, являющийся основной частью устройства, имеет во внутренней полости цилиндрического фильтрационного элемента полую коническую вставку, которая обеспечивает равномерную подачу на его рабочую поверх-
ность очищаемого топлива и одновременно служит разделительным бачком между гидроциклоном и струйным аппаратом. Такое устройство обеспечивает очистку всего объема поступающего в гидродинамический фильтр топлива, но он имеет довольно сложную конструкцию.
Проведенные эксплуатационные испытания макетного образца устройства показали, что номинальная тонкость очистки топлива составила 5 мкм, массовое содержание загрязнений — 23,2 мг/кг, содержание воды — 194 мг/кг, а безвозвратные потери продукта при очистке не превысили 0,53 % (при отключении гидроциклона потери достигали 8,3 %).
Совершенствование гидродинамических фильтров полнопоточного действия достигается применением каскадной конструкции этого устройства, что позволяет снизить количество поступающего на сброс топлива до десятых долей процента, повысив объем очищенного топлива до 99 % и более. На рис. 3 представлена схема каскадного гидродинамического фильтра-водоотделителя.
На первую ступень поступает все очищаемое топливо, затем часть топлива, которая создает продольный поток вдоль внутренней поверхности пористой перегородки первой ступени, через сливной патрубок в промежуточном днище поступает во внутреннюю полость фильтрационного элемента второй ступени, и частично очищается, проходя че-
Рис. 2. Схема устройства для очистки топлива:
1 — выходной патрубок; 2 — корпус; 3 — крышка;
4 — входной патрубок; 5 — струйный аппарат;
6 — заглушка фильтрующего элемента; 7 — нажимная пружина; 8 — водоотталкивающая перегородка;
9 — всасывающая трубка струйного аппарата;
10 — коническая вставка; 11 — выходная труба гидроциклона; 12 — горизонтальная перегородка;
13 — коническое днище; 14 — гидроциклон;
15 — грязевая камера; 16 — питающий патрубок;
17 — патрубок сброса части продукта; 18 — спусккран
Рис. 3. Каскадный гидродинамический фильтр:
1 — входной патрубок; 2 — корпус; 3 — фильтрационный элемент первой ступени; 4, 6, 8 — промежуточные перфорированные днища; 5 — фильтрационный элемент второй ступени; 7 — фильтрационный элемент третьей ступени; 9 — трубка для слива загрязнений; 10 — фланец; 11 — нижняя крышка; 12 — проставка; 13 — штуцер для слива отстоя; 14 — нажимная гайка; 15 — выходной патрубок
рез пористую перегородку, а частично создает продольный поток вдоль ее внутренней поверхности. В таком же порядке очистка оставшегося топлива происходит в третьей ступени, где насыщенное загрязнениями топливо удаляется через сливной вентиль, а очищенное отводится из корпуса третьей ступени через патрубок выхода очищенного продукта. Топливо, очищенное в предыдущих ступенях, также поступает в корпус третьей ступени через отверстия в промежуточных перфорированных днищах и отводится в камеру сбора очищенного топлива, а из нее — в выходной патрубок.
Использование гидродинамических фильтров-водоотделителей в системах питания двигателей внутреннего сгорания позволяет устранить основной эксплуатационный недостаток фильтров традиционной конструкции — необходимость периодической замены или промывки фильтрационных элементов. Предлагаемые устройства могут найти применение для очистки топлива как в циркуля-
ционных системах питания дизелей, так и в системах с одноразовым проходом очищаемого топлива через фильтр тонкой очистки системы питания.
Список литературы
1. Коваленко, В.П. Очистка нефтепродуктов от загрязнений / В.П. Коваленко, В.Е. Турчанинов. — М.: Недра, 1990. — 160 с.
2. Пат. 2370303 РФ. Фильтр для очистки жидкостей / В.П. Коваленко, Е.Н. Пирогов, Е.А. Улюкина [и др.]; за-явл. 17.06.2008; опубл. 20.10.2009; Бюл. № 29.
3. Коваленко, В.П. Техническое обеспечение использования альтернативного биотоплива / В.П. Коваленко, Е.А. Улюкина // Вестник МГАУ. Агроинженерия. — 2010. — № 2 (41). — С. 62-65.
4. Финкельштейн, З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин / З.Л. Финкельштейн. — М.: Недра, 1986. — 232 с.
5. Пат. 2426578 РФ. Устройство для очистки жидкостей / В.П. Коваленко, С.А. Галко, Е.А. Улюкина и др. -№ 2010106751, заявл. 26.02.2010, опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23. — 7 с.
УДК 633.1.003.13
В.А. Шевченко, доктор с.-х. наук П.Н. Просвиряк, канд. с.-х. наук
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СМЕШАННЫХ ПОСЕВОВ ОВСА И ВИКИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ КОРМОВОГО БЕЛКА
Во всех наиболее распространенных зернофуражных мятликовых культурах России имеется значительный дефицит переваримого протеина. Зоотехнической наукой и практикой уже давно установлено, что для полного удовлетворения потребности животных при поддерживающем и продуктивном кормлении в среднем на 1 корм. ед. должно приходиться 105.. .110 г переваримого протеина (максимум — 120 г). Однако дефицит переваримого протеина в расчете на 1 корм. ед. составляет: у ячменя — 36.42; у овса — 25.31; у кукурузы — 46.51; у тритикале — 14.22 % и т. д. Напротив, у бобовых культур переваримый протеин содержится в избытке по отношению к оптимальному значению: у гороха — на 32; у пелюшки — на 34 и у вики — на 55 % и т. д. [1].
Такое положение требует организации оптимального соотношения компонентов при выращивании смешанных посевов зерновых и зернобобовых культур при производстве сбалансированного по переваримому протеину зернофуражного корма.
Решение белковой проблемы для животноводства в конечном итоге определяется сбалансированностью зернофуража протеином и незаменимыми аминокислотами. По кормовым достоинствам и ка-
честву протеина на первом месте из зерновых колосовых хлебов стоит ячмень; по содержанию обменной энергии выделяются кукуруза, пшеница, ячмень, рожь и тритикале; по протеину — пшеница, тритикале и рожь; по сумме незаменимых аминокислот — тритикале, пшеница, ячмень и овес; по лизину — ячмень, тритикале, рожь [2].
Несмотря на то что в России имеются огромные сырьевые ресурсы как для получения полноценного кормового белка (многолетние и однолетние бобовые травы, зернобобовые и масличные культуры), так и для возделывания смешанных посевов, позволяющих получить сбалансированный корм, животноводство продолжает испытывать хронический недостаток в кормовом белке — главнейшем факторе эффективного функционирования этой важнейшей сельскохозяйственной отрасли.
В условиях Северо-Западного региона России среди зернофуражных культур прекрасным концентрированным кормом для животных является овес. По своим биологическим особенностям это растение в большей степени подходит для выращивания его в северной части Нечерноземной зоны, поскольку является культурой умеренного
