11.5 Методы обработки топлива на судах.

Физико-химический состав топлива и его физическое состояние имеют большое значение для надежности работы топливной аппарату­ры, поэтому подготовка топлива должна быть достаточно эффективной. Содержание в топливе смол, асфальтенов, солей, механических приме­сей, большого количества воды приводит к нарушениям в работе узлов и деталей двигателя. Примеси, не сгорающие в цилиндре дизеля, обра­зуют нагары на стенках камеры сгорания и газовыпускного тракта. Смо­листые образования, сгорающие частично, с образованием коксовых частиц вида карбенов и карбоидов, также образуют нагары. Присутствие воды в топливе снижает его калорийность, вызывает электрохимичес­кую коррозию, а образование больших глобул воды нарушает процесс сгорания.

Топливоподготовка на судах включает: его подогрев, очистку от примесей, отделение воды, гомогенизацию, ввод присадок.

Подогревают топливо в отстойных и расходных цистернах перед очисткой (сепарацией, фильтрацией), для изменения вязкости при про­качке по трубопроводам, перед подачей в цилиндры двигателя. В качес­тве обогревающих средств применяют теплообменники, паровые змее­вики в цистернах, паровые и электрические спутники трубопроводов.

Для очистки топлива от примесей используется: отстаивание топ­лива, его сепарация и фильтрация. При отстаивании топлива под дейст­вием гравитационных сил происходит осаждение твердых частиц орга­нического и неорганического происхождения и воды. Осаждение более эффективно в маловязких топливах. Для очистки топлива от примесей применяют также фильтрацию. При этом необходимо следить за состоя­нием фильтров и предварительно подогревать топливо. При сепарации топлива происходит отделение воды в барабане сепаратора под действи­ем центробежной силы. Вода и примеси отбрасываются к стенкам бара­бана, а очищенное топливо - ближе к оси вращения, а затем стекает по тарелкам и выводится.

При очистке топлива в отходы переходят смолистые образования. Эти образования являются горючей частью топлива, поэтому дробятся, а не удаляются. Вещества, входящие в топливо, обладают высокой по­верхностной активностью, поэтому они образуют с механическими при­месями конгломераты, а с водой - эмульсии.

Для дробления смолистых образований, разрушения водо-тошгав-ных эмульсий производят гомогенизацию топлива, делая его однород­ным. Гомогенизация включает в себя способы обработки топлива: гид­родинамический, вибромеханический, магнитный, электрический, уль­тразвуковой. Суть гидродинамического способа в сжатии топлива до 15 - 20 10⁶ Па, а затем резком снижении давления. Вибромеханическая об­работка топлива - использование кавитационных явлений, возникающих в результате вибрации пружины. Под действием вибрации витков пру­жины прямоугольного сечения создаются чередующиеся местные ло­кальные разрежения и повышения давления топливной среды. В резуль­тате образуются кавитационные пузырьки, которые при повышении дав­ления «захлопываются», что и вызывает разрушение смолистоасфальто-вых образований. При применении электрического способа - под дейст­вием электрического поля глобула воды растягивается, преодолеваются силы поверхностного натяжения и она дробится.

Основные технико-эксплуатационные требования к композиции присадок для судовых топлив: 1) обеспечение диспергирования смоли-стоасфальтовых веществ и их стабилизация в топливной среде; 2) пре­дотвращение образования нагаров и лаковых пленок на рабочих поверхностях топливной аппаратуры; 3) защита от коррозии топливных цис­терн, трубопроводов, теплообменников, топливной аппаратуры; 4) обес­печение наибольшей полноты сгорания топлива.

Примером композиций присадок, применяемых для судовых топ-лив, являются: F.O.T. - это топливная добавка, разработанная как эмульгатор водно-топливной эмульсии, а также для раздробления и рас­творения шлаков во всех сортах топлива; F.O.T.10 используется при не­полном сгорании топлива, для диспергирования шлаков в состояние для сжигания; F.О.Т. 100 - для удаления отложений тяжелых металлов, серы, ванадия.

Подготовка топлива позволяет снизить его удельные расходы, сок­ратить расходы запасных деталей, уменьшить объем ремонта.

Задача. Вычислить стандартную и удельную теплоту сгорания метана.

Решение.

Составим уравнение реакции сгорания метана

СН₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂0(ж) + С0₂(г)

Рассчитаем стандартную теплоту сгорания метана с использованием следствия из закона Гесса:

_cr = 2

. = 2(-285,84) - 393,54 + 74,85 = - 890,37 кДж/моль

Вычислим удельную теплоту сгорания метана:

Q_T = - H_cr 1000/M, М_СН4 = 16 кг/моль

Q_T = 890,37 кДж/моль 1000 / 16 кг/моль = 55,65 МДж/кг

Q_T = - H_cr 1000/22,4

Q_T = 890,37 1000 / 22,4 = 39,75 МДж/м³.

15