НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o087.pdf (1138.77Кб)

УДК 62-791.2

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Эффективный экспресс контроль концентрации воды в дизельных топливах важно проводить непосредственно на местах их хранения и эксплуатации. Попадание воды в топливо может происходить по разным причинам, но чаще всего негативно сказывается на эффективности работы топливной системы. Данная работа посвящена разработке метода выявления содержания воды в жидких нефтепродуктах, в частности, дизельных топливах. Внимание уделяется также тому, чтобы посторонние примеси, которые могут попадать в материал в процессе эксплуатации, не влияли на показатели метода.
Метод основан на изучении ослабления света веществом при его кристаллизации. Было проведено теоретическое моделирование ослабления лазерного излучения, основанное на теории рассеяния Ми и теории роста кристаллов Джонсона-Мела-Аврами-Колмогорова. Считалось, что частицы воды в дизельном топливе кристаллизуются при отрицательных температурах. Рассеяние на таких частицах приводит к ослаблению света. Как показано в данной работе и сопоставлено с предыдущими работами, вода кристаллизуется в дизельном топливе при других температурах, чем другие элементы, в частности парафиновые фракции. По теории Ми ослабление света связано с размерами взвешенных частиц (кристаллов), благодаря чему можно выявлять в дизельном топливе именно воду, проводя исследование в определённом диапазоне температур.
Теоретическое исследование затем сопоставлено с экспериментальным. Для этого использовался стенд, состоящий из термоблока и оптической системы. Благодаря использованию элемента Пельтье при помощи этого стенда можно проводить исследование образцов в широком диапазоне температур от -50 до 150 °С. Стенд может быть реализован в виде компактного экспресс прибора, что позволит проводить оперативный контроль нефтепродуктов непосредственно на местах их хранения и эксплуатации.
Экспериментальное исследование позволило выявить влияние посторонних факторов и определить граничные условия. В частности было установлено, что точность полученной методики находится в пределах 8 %, что является нормой для экспресс анализа. Использование метода непосредственно на местах хранения и эксплуатации дизельных топлив может способствовать оперативному выявлению попадания в них воды и предотвратить возможные негативные последствия для механизмов.

1. Рагозин Н.А. Реактивные топлива. М.: Гостоптехиздат, 1959. 122 c.
2. Товарные нефтепродукты, их свойства и применение: Справочник / Ред. Н.Г.Пучков. М.: Химия, 1971. 414 с.
3. Ротанов Е.Г., Хохлов А.Л. Факторы, влияющие на эксплуатационную надёжность топливных систем // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения. 2014. № 1. С. 480-487.
4. Фахрутдинов М.Р. Магнитооптический анализ бензиновых фракций нефти и продуктов нефтехимических процессов: дис. … канд. хим. наук. Казань, 2004. 137 с.
5. Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов. 5-е изд. М.: Гостоптехиздат, 1962. 880 с.
6. Крицкая Е.Б., Чиж Д.В. Физико-химические методы определения воды в нефтепродуктах // Успехи современного естествознания. 2011. № 11 С. 75.
7. Жалковский Э.И., Костяков В.А., Ляшенко А.В. Индикатор марки автомобильного бензина: пат. 2243544 Российская Федерация. 2004. Бюл. № 36.
8. Ляшенко А.В., Жалковский Э.И., Костяков В.А. Прибор для экспресс- контроля качества автомобильного бензина: пат. 2287811 Российская Федерация. 2006. Бюл. № 32. 8 с.
9. Шиганов И.Н., Мельников Д.М., Якимова М.А. Оборудование и методики лазерного экспресс-анализа нефтепродуктов // Фотоника. 2016. № 3. С. 98-107.
10. Шиганов И.Н., Мельников Д.М. Повышение эффективности работы двигателей внутреннего сгорания путём мониторинга состояния рабочих технологических жидкостей // Инженерный журнал: наука и инновации. 2015. № 10 (46). С. 6. DOI: 10.18698/2308-6033-2015-10-1444
11. Мельников Д.М. Шиганов И.Н. Влияние скорости охлаждения образцов на показатели метода лазерного фазового анализа // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2014. № 3. С. 25-27.
12. Коротаева М.А., Григорьянц А.Г., Алехнович В.И. Рефрактометрия рассеивающих сред // Технология машиностроения. 2013. № 11. С. 45-48.
13. Якимова М.А., Алехнович В.И., Григорьянц А.Г. Фотометрический контроль параметров коллоидных растворов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2014. № 3 (33). С. 42-45.
14. Frisvad, J.R. Empirical formula for the refractive index of freezing brine // Applied Optics. 2009. Vol. 48. № 11. Pp. 2149-2153. DOI:10.1364/AO.48.002149
15. Lowen H., Palberg Th., Simon R. Dynamical criterion for freezing of colloidal liquids // Physical review letters. 1993. Vol. 70. № 10. Pp. 1557-1560. DOI: 10.1103/PhysRevLett.70.1557
16. Колмогоров А.Н. К статистической теории кристаллизации металлов // Изв. АН СССР. Сер. Математическая. 1937. Т.1. Вып. 3. С. 355-359.