ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обледенение карбюраторов двигателей в результате выделения из воздуха избыточной воды при испарении бензина из "Применение моторных топлив при низких температурах" Кристаллы льда, образовавшиеся в топливе, в зависимости от условий либо укрупняются и затем оседают на дно, либо растворяются в топливе. При медленном охлаждении топлив, содержащих капельки воды, первоначально образуются единичные мелкие кристаллы льда ромбической формы, которые по мере охлаждения укрупняются с одновременным возникновением новых кристаллов льда. При дальнейшем охлаждении топлива число кристаллов льда увеличивается и большое количество относительно крупных и сравнительно мелких кристаллов заполняет весь объем топлива, постепенно превращаясь при длительном нахождении их в топливе в хлопья. [c.105] При быстром охлаждении топлива, содержащего капельки воды, во всем объеме топлива сразу образуется большое количество очень мелких кристаллов льда, которые по мере охлаждения или выдерживания топлива при низких температурах постепенно укрупняются. При относительно медленном охлаждении топлива наблюдается образование отдельных [1—2] довольно крупных кристаллов льда размером до 2—5 мм. [c.105] Укрупнение и рост кристаллов льда происходят по следующим причинам. Если наряду с образовавшимися кристаллами льда в топливе находятся еще и капельки переохлажденной воды, то вследствие того, что давление насыщающего пара над льдом меньше, чем давление паров над переохлажденной водой, капельки воды испаряются и конденсируются только уже на кристаллах льда, способствуя тем самым их росту. Увеличение размеров кристаллов льда продолжается до тех пор, пока не испарятся все капельки и не кончится весь избыток воды, содержащейся в топливе в растворенном состоянии. Скорость роста кристаллов льда при этом определяется коэффициентом диффузии молекул воды в топливе, который в свою очередь зависит от вязкости среды. [c.105] Рост кристаллов льда в результате испарения и последующей конденсации паров воды может происходить и при отсутствии в топливе переохлажденных капелек воды. В этом случае в первую очередь испаряются наиболее мелкие кристаллы льда, имеющие более выпуклую поверхность и, как следствие этого, более высокое давление насыщающего пара. Конденсация водяных паров происходит уже на более крупных кристаллах льда. [c.105] в результате нагрева топлива, содержащего кристаллы льда, от —21 до —13°С и выдерживания его в течение 5 ч при —13 °С кристаллы льда в топливе полностью исчезли. Это же явление наблюдали при —25 °С после осушки воздуха в течение 20 ч. Если топливо, содержащее большое количество кристаллов льда, в результате резкого потепления быстро нагревается до положительной температуры, то часть кристаллов не успевает испариться и перейти в топливо и под воздействием положительной температуры топлива расплавляется, образуя капельки воды, оседающие на дне емкости. [c.106] В тех случаях, когда непосредственно за потеплением окружающей среды наступает похолодание и температура топлива снижается ниже О С, вода, осевшая на дне емкости, замерзает, образуя корку льда на дне резервуара. Переход льда, образовавшегося на стенке резервуара, в топливо происходит труднее, чем переход отдельно плавающих кристаллов льда. [c.106] Испарение кристаллов льда в топливе при повышении его температуры возможно лишь при условии, если давление паров воды в воздушном пространстве емкости будет ниже давления насыщенных паров воды в топливе. В противном случае происходит конденсация водяных паров на поверхности топлива с образованием новых кристаллов льда. [c.106] Для предотвращения образования или ликвидации содержа-шпхся в топливе кристаллов льда разрабатывался ряд конструктивных устройств и физики-Аймкческих методов. Широкое применение получили устройства для впрыска жидкостей, способных растворять кристаллы льда на фильтрах, и подогреватели, устанавливаемые в топливной системе самолетов. [c.106] Несмотря на то, что основная часть самолетов в США оборудована подогревателями, их установка не решает проблему борьбы с образованием кристаллов льда в топливах. Так, около 11% всех катастроф на самолетах ВВС США в период 1957—1959 гг. явилось результатом образования кристаллов льда в топливах [98]. Поэтому наряду с установкой подогревателей в США проводили обогревы наиболее уязвимых участков топливной системы (фильтров, клапанов и т. д.) горячим воздухом, отбираемым от компрессора, или непосредственно электротоком. Однако обогрев горячим воздухом не обеспечивал запуска холодного двигателя в зимних условиях и защиту от обмерзания топливных баков, отстойников и других необогреваемых участков топливной системы. [c.107] Был произведен расчет необходимого количества тепла, получаемого от электротока, для подогрева топлива в баке самолета. Оказалось, что аккумуляторные батареи, установленные на самолете, не в состоянии обеспечить такое количество тепла. Совершенно непригодным оказался предварительный подогрев топлива в аэродромных резервуарах. [c.107] Наряду с методом осушки топлива сухим горячим воздухом во время Г10лета был предложен метод осушки топлива в аэродромных условиях до заправки самолета. При этом предусматривались периодический метод, при котором через топливо, находящееся в резервуаре, барботировали сухой воздух (или газ) до тех пор, пока содержание воды в топливе не достигало требуемой величины, и непрерывный метод, при котором поток топлива непрерывно кон-тактировался противотоком с сухим воздухом. Использование периодического метода в резервуарах большой емкости потребовало применения очень эффективных барботирующих устройств и вызвало необходимость пропускания большого количества воздуха под высоким давлением [98]. Непрерывный метод осушки оказался нецелесообразным, так как, помимо установки по осушке топлива, потребовал еще дополнительную установку для осушки большого количества воздуха. [c.108] Для удаления воды из топлива в аэродромных условиях на опытной технической станции ВМФ США был исследован метод вакуумной дегидратации. В вакуумном дегидраторе непрерывного действия производилось распыливание топлива, содержащего воду, в камеру, находящуюся под вакуумом. При этом было установлено, что снижение содержания воды до 0,002% при исходном ее содержании 0,01% может быть достигнуто лишь при остаточном давлении 12,7—76,2 мм рт. ст.. а для удовлетворительного удаления эмульсионной воды необходима рециркуляция топлива [98]. Кроме того, при таком давлении происходит заметное испарение топлива. [c.108] Были исследованы и испытаны другие способы обезвоживания топлива, предусматривающие его осушку как непосредственно в баке самолета, так и до заправки самолета. К этим способам относятся механическая дегидратация топлива, фильтрация топлива через влагоудерживающие ткани и волокна, обработка топлива водоотнимающими жидкостями, применение твердых веществ, поглощающих воду из топлива или образующих с водой смеси, замерзающие при низких температурах, осушка топлива с помощью присадок, использование молекулярных сит и др. При механической дегидратации топлива удаляется только эмульсионная вода. Метод фильтрации позволяет отделять эмульсионную воду и лишь частично воду, растворенную в топливе. Только применение особого фильтрующего материала помогает удалить раствореннук в топливе воду [114]. [c.108] В качестве твердых водоотнимающих веществ было предложено использовать ряд химических соединений. П. С. Панютин проводил лабораторные [118] исследования по обезвоживанию авиационных бензинов прокаленным хлористым кальцием. Последующие исследования Н. А. Рагозина [119] показали, что хлористый кальцин снижает содержание воды в топливе до 0,004%. [c.109] Для эффективного удаления воды из топлива ЛР-4 были использованы дегидраторы полевого типа с молекулярными ситами производительностью 19 л/сек топлива [98]. Установка с одной колонной, заполненной 953 кг осушителя, обеспечивала осушку 1500 т топлива, содержащего менее чем 0,001% воды, без регенерации осушителя. Применение молекулярных сит также требует тщательной фильтрации топлива. Стоимость осушки 1 т топлива силикагелем составляет 0,35 долл., а молекулярными ситами — 2,5 долл. [c.109] Несмотря на относительно низкую стоимость осушки топлива силикагелем, этот метод неприемлем в аэродромных условиях, так как, кроме насосной станции, колонок, фильтров тонкой очистки и другого оборудования, для его осуществления необходимы еще подогреватель воздуха и компрессорная установка. Для обеспечения достигнутой степени обезвоживания топлива необходимо при дальнейших операциях предохранять его от соприкосновения с воздухом. [c.110] Более эффективным способом предотвращения образования кристаллов льда в топливе, находящемся в баке самолета, является применение патронов с твердыми веществами, опускаемыми на дно бака самолета. [c.110] Дэвис [П1] предлагает устанавливать патроны с хромовым ангидридом в топливной системе самолета на пути от бака до фильтра. Однако все недостатки, присущие способам, основанным на. применении подогревателей, системы впрыска и т. д., будут свойст-венны и данному способу. В связи с отмеченными недостатками патроны с твердыми веществами, поглощающими из топлива растворенную воду с образованием растворов, замерзающих при низких температурах, не нашли практического применения. [c.111] В США были проведены также лабораторные исследования по обезвоживанию топлив веществами, способными вступать,с водой в химическое взаимодействие [89]. Среди исследованных соединений наиболее эффективными оказались этилат и пропилат алюминия и диметилсульфоокись. Соединения алюминия снижали содержание растворенной воды в топливе до величины, меньшей 0,1 степени насыщения при этом одним из продуктов реакции был спирт, который предотвращал образование кристаллов льда. Дру гим продуктом реакции является мелкораспределенная в топливе окись алюминия, которая вызывала необходимость фильтрации топлива. Сульфоокись с растворенной водой образует гидрат, представляющий собой кристаллы, температура плавления которых еще выше, чем температура кристаллизации воды. Поэтому работы с данными соединениями ограничились лишь лабораторными исследованиями. [c.111] Вернуться к основной статье