Способ контроля распределения воды в топливе

(51) 5 ЗОБРЕТЕ ВТОРСКОУУ С ЕТЕЛ ЬСТВУ количеств мульсионучаи авакоторых неучтенм в зону инойсрыателе. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ(71) Государственный научно-исследовательский институт по химмотологии (72) Я,Б, Чертков, Р,М, Березина и О,А. Бурмистров(56) Итинская Н,И, Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. М.: 1969, с, 300.Дубовкин Н,Ф. и др, Справочник. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. М.; Химия, 1985, с. 22 - 26, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ТОПЛИВЕ(57) Использование: на складах хранения и аэродромном контроле. Сущность изобреИзобретение от роля эксплуатацио дистиллятных топли ки важнейшего пок ва, - его обводнен может быть использ ния и при аэродром Известно, что о рактеризуется трем ной, раствореннойносится к области конт- нных свойств нефтяных в, в частности для оценазателя качества топлиности при хранении, и овано на складах храненом контроле.бводненность топлив хая видами воды: отстой- и микроэмульсионной,Даже при точном контроле тстойной, растворенной, микроэ ой воды, в практике известны сл ий, тщательное изучение озволяет сделать вывод о наличии ой воды, попадающей с топливо горания, что может являться прич а пламени в газотурбинном двиг тения: измеряют количество фактических количеств растворенной воды (Врдств.) и МИКРОЭМУЛЬСИОННОЙ ВОДЫ (Вцкэ) В ТОПЛИВЕ. Смешивают навескутоплива с заданным количеством воды (В), Замеряют предельное количество растворенной (Врэотв.) и микроэмульсионной (Вмкэ) воды в топливе Замеряют количество отстойной воды после смешения, Определяют количество воды (ВУ), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда по фор- МУЛЕ Ву = В + Врасте. + Вмкэ - Влкэ - Враств - Вост % к тОпливу. Общую обводненность тОПЛИВа (Вобщ) ОПРЕДЕЛЯЮТ ПО ФОРМУЛЕ Вобщ (1,05 - 1,40)Вотст., % К ТОПЛИВУ, 1 3, П. ф-лы, 4 табл. Была поставлена задача повысить точность контроля, путем выявления неучтенной воды, В основу был положен метод обследования материального баланса воды в топливе и в системе, в которой оно хранится,Проводили исследования на современных стандартных реактивных топливах марок: ТС, РТ и Т,Известен способ определения в топливах отстойной воды, включаюший визуальный контроль, слив отстоя и замер его количеств.Наиболее близким по технической сущности является способ. контроля об Водненности топлива, включающий определение наличия и содержания отстойной Воды В емкостях хранения и летательных аппаратов, а также количеств растворенной и микро1774255 10 20 30 50 55 эмульсионной воды, Недостатком известного способа является значительная погрешность в определении общей обводненности,Цель изобретения - повышение точности и упрощение контроля.Указанная цель достигается тем, что визвестном способе контроля распределения воды в топливе, включающем измерение количества отстойной избыточной воды(Вотст,) и фактических количеств растворенноЙ (Враств,) и микроэмульсионной (Вмкэ) воды, навеску топлива смешивают с заданнымколичеством воды (В), с последующим замером предельных количеств растворенной(Враств ) И МИКРОЗМУЛЬСИОННОй (В тмкэ) ВОДЫ Втопливе и определяют количество воды (Ву),удержанной под слоем топлива на стенкахвнутренней поверхности сосуда, по следующей зависимостиВу = В + В раста, + В мкэ Враств ВмкэВ отстмас, % к товливу,где Ву - вода, удержанная под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда;В - вода, для смешения с навеской топлива;Враств, предельное количество воды.,растворяющейся в топливе при данной температуре;Вмкэ - предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при даннойтемпературе;Вмкэ - фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе приданной температуре;Враств - фактическое количество растворенной воды в исходном топливе приданной температуре;Вотст. количество ОтстОЙнОЙ вОДы Втопливе после смешения,а также замеряют количество отстойной воды (Вотст,), а общую обводненность топлива(Вобщ) определяют по следующей формуле: Вобщ, = (1,05 - 1,40)Вотст., мас, % ктопливу,где Вобщ, - общая вода, содержащаяся втопливе и в системе, в которой оно хранится.Новое по отношению к прототипу является измерение предельных при даннойтемпературе количеств растворимой(Враств.) и микроэмульсионной (Вмкэ воды ирасчет количества в настоящий момент неконтролируемой воды, удерживаемой подслоем топлива на стенках внутренней повеРхности сосУДа (Ву), как бы аДгезионной,нап л ы вной.На чертеже представлена установка дляконтроля распределения воды в топливе,Установка состоит из:1 - стеклянного реактора для топлива с водяной рубашкой;2 - мешалки для гомогенизации топлива с водой; 3 - микробюретки, для дозирования5 воды в топливо; 4 - мерного цилиндра, для отбора и замера обьема отстойной воды; 5- водяного термостата, для подачи в рубашку реактора воды с заданной температуройСпособ контроля распределения воды в топливах (РВТ) осуществляется следующим образом.В стеклянный прибор лабораторной установки (см. чертеж) загружают 100 мл взвешенной на весах средней пробы топлива. Предварительно из средней пробы отбирается навеска для определения суммы фактически растворенной воды (Враств,) и микроэмульсионной (Вм), в мас, % к топливу при заданной температуре, методом К, Фишера (ГОСТ 14870-77), Затем, в таких же условиях определяют в отдельной пробе топлива, но после фильтрации через бумажный фильтр содержание растворенной воды. Разница между первым и вторым.25 определениями дает содержание микроэмульсионной воды.В стеклянном реакторе топливо через зарубашечное пространство термостатируют водой, поступающей из термостата 5. Температура, воды в термостате поддерживается с точностью + 0,5 С, Обычно замеры проводят при 25 С, если не преследуется цель исследования влияния температур,После установления в топливе заданной температуры включают механическую мешалку с регулируемым числом оборотов 2 для его гомогенизации. Перемешивание топлива должно проводиться с достаточной силой и частотой вращения мешалки, чтобы 40 по высоте слоя топлива образовался устойчивый конус, Равномерно, в течение 30 мин гомогенизации в центр топливного конуса по каплям приливают из микробюретки 3 с делениями 0,01 мл 2 мл дистиллированной воды, Это минимальное количество воды, при котором ее распределение (отстойная, растворенная, микроэмульсионная, наплывно-адгезионная) происходит в постаяН- ном и воспроизводимом соотношении.Через 30 мин после добавления в топливе воды, мешалку останавливают, Часть воды отстаивается. Со стеклянных стенок реактора несколькими толчками мешалки переводят в отстой капли воды, слабо удеоживающиеся на стеклянной поверхности, Количество прочно удерживающейся на стенках реактора воды отвечает наплывной (Ву).Не изменяющийся, установившийся объем отстойной воды (Вотст.) отделяется вмерный цилиндр 4 с ценой деления 0,1 мл, в котором замеряется.Из отстоявшегося в течение 2 ч топлива в реакторе 1 шприцем отбирают навеску для установления предельного содержания растворенной и микроэмульсионной воды при дан ной температуре. Оп редел ения и роиз.водят так же, как и фактические их количества, в образце исходного топлива.Полученные данные используются для составления водного баланса. Баланс составляется, мас.для воды по отношению к топливу и, если необходимо, к общему содержанию воды в системе, по типу: Приход1.Введено воды 2. Фактически растворенная водав топливе 3, Фактически микроэмульсионная вода в топливе Расход 1. Отстойная вода 2, Предельно растворенная вода3. Предельное содержание микроэмульсионной водыв топливе 4. Наплывная водаОбщая вода Общая вода Результаты замеров хорошо воспроиз. водились, Максимальное отклонение параллельных,определений от средней величины,отстойной воды - 0,015 наплывной воды ф 0,001 растворенной воды + 0,0001 микроэмульсион ной воды 0,0001 Наплавная вода определяется по разнице в балансе воды. Рассчитанные ее количества были подтверждены экспериментально аналитически. Для этого, после гомогенизации топлива с водой и проведения замеров (см, выше), отстойная вода осторожно сливалась, Топливо и внутренние стенки реактора обрабатывали взвешенным количеством метанола, в котором предварительно определяли содержание воды по ГОСТУ 14870-77, По увеличению количества воды в метаноле до и после обработки им гомогенизированного топлива и внутренней поверхности реактора, подсчитывали количество наплывной воды, т, е, задержанной на стеклянных Стенках реактора. Это количество наплывной воды, полученное аналитическим путем, сопоставлялось с ее количеством, вычисленным по балансовой разнице (см. табл. 1).Как это видно, количества наплывнойводы, полученные балансовым расчетом и аналитическим путем - раствореием водыв метаноле, близкие; расхождения параллельных определений тем и другим методами менее 1 , при параллельной сходимости5 в пределах одного метода определения -около 0,2%,В табл, 2 представлены данные, полученные способом РВТ, а для наплывнойводы и аналитическим методом, для товар 10 ных реактивных топлив, при двух существенно различающихся тем.,ературах.Из данных табл, 2 видно, что количествонаплывной воды, установленное по рассогласованию баланса (см, графу 6), близко к15 количеству наплывной воды, определенному аналитически.Таким образол, весьма точным методомК. Фишера (ГОСТ 14870-77), которым определяют.содеркание воды с точностью до20 10, также подтверждено наличие неучитываемой в настоящее время наплывной(адгезион ной) воды,Оказалось, что количество наплывнойводы в топливной системе достаточно вели-,25 ко, чтобы представлять опасность для экс-".,плуатации летательных аппаратов,Способом РВТ установлено, что количество наплавной воды сильно изменяется стемпературой топлива; с понижением тем 30 пературы, т, е. с подъемом самолета оноувеличивается. При 10 С количество наплывной воды достигает 20 - 25 от общегосодержания воды в топливной системе, в товремя как при 25 С эта величина составляет35 лишь 10 - 150(см. таблицу 3),Таким образом, применение изобретения не только упрощает количественнуюоценку распределения воды в топливе и всистеме.его хранения, но и позволяет выя 40 вить неучитываемую до настоящего времени наплывную воду, количество которойдостаточно велико, что представляет опасность в условиях эксплуатации летательныхаппаратов, особенно с понижением темпе 45 ратуры,Сумев выявить еще одну составляющуюводы в топливе - под слоем топлива на стенках системы, удалось найти пути сниженияопасности обводнения топлива, Так, напри 50 мер, оказалось, что в присутствии известнойантиводокристаллизующей присадки "Жидкость И" (этилцеллозольв) достигается дополнительный эффект - существенно55 снижается количество наплывной воды, задерживающейся под слоем топлива (см,табл. 4), Происходит это за счет некоторогоувеличения отстоя, растворенной и микроэмульсионной воды,Эти свойства широкоприменя ощейсяприсадки, предотвращающей образование1774255 35 Таблица 1 Сопоставление наплывной воды, определенной на топливе ТС, по балансовой разнице и аналитическим путемкристаллов льда в топливе, до сих пор не были известны и выявлены при помощи способа РВТ.Эффект применения изобретения состоит в следующем:способ РВТ позволяет количественно контролировать распределение воды в топливе и в системе его хранения, включая скрытую, до сйх пор не контролируемую на. плы вную (адгез ион ную) воду, количество которой достаточно велико, чтобы представлять опасность при эксплуатации летательных аппаратов, увеличивающееся с понижением температуры топлива;способ РВТ позволяет по количеству слитого отстоя воды, что обязательно в системе МГА. прогнозировать содержание в системе скрытой наплывной воды, что, в случае необходимости, позволит включить в действие предупредительные меры,Формула изобретения 1. Способ контроля распределения воды в топливе, включающий измерение количества отстойной избыточной воды и фактических количеств растворенной и микроэмульсионной воды о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, навеску топлива смешивают с заданным количеством воды с последующим замером предельных количеств растворенной и микроэмульсионной воды в топливе и определяют количество воды, удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда, по следующей формуле;ФВу = В + В раств + Вмкэ - Вмкэ - Враств-Вотст, мас,ок топливу,5 где Ву - вода, удержанная под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда;В - вода, принятая для смешения с навеской топлива;10 Врвств - предельное количество растворенной воды в топливе при данной температуре;Вмкэ - предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при данной15 температуре;Вмкэ - фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе приданной температуреВрвств - фактическое количество раство 20 ренной воды в исходном топливе при дан-ной температуре;Вотст - фактическое количество отстойной воды в топливе после смешения2. Способ поп, 1, отл и ча ю щи йс я25 тем, что, с целью упрощения контроля качества топлива, замеряют количество отстойной воды, а общую обводненность топливаопределяют по следующей формуле:Вобщ =(1,05-1,40) Вотст, мас. к топ 30 ливу,где Вонищ - общая вода, содержащаяся в топливе и в системе, в которой оно хранится.9 1774255 Т а б л и ц а 2 Аналитический л 1 етод,ь Способ РВТ,"ь к общей воде Температура топлива, С суммаграФ2" 4 отстойпредельномикроэмульсионная предельнорастворенная наплывная вода ная наплыв наявода ю ев йвиюив Топливо ТС78,03 21,97 89,24 10,76 10 25 21,39 11,37 77,79 О, 07 88,91 О, 09 0,17 0,24 Топливо РТ 77,91 22,09 87,96 12,04 22,14 12,22 77,80 0,04 0,07 87,80 0,06 0,10Топливо Т10 25 76,08 23,92 87,06 12,94 75,80 00986,74 0,11 23,53 13,22 0,19 0,21 10 25 Таблица 3 Изменение доли наплывной воды при разлицных температурах топлива По отношению к общему содержанию воды, отн,4 еа По отношениюк отстойнойводе, отн,4 По отношению к Температура топлива, "С топливу,мас. Ф0,56 0,28 28,5 12,0 10 25 0,56 0,31 29,0 14,0 10 25 32,0 15,0 1 О 25 0,57 0,31 Оценка распределения воды в реактивных топливах13 1774255 Таблица 4 Влияние антиводокристаллизующей присадки"Жидкость И" на распределение воды в топливнойсистеме (по данным РВТ, при 25 С) Распределение воды в топливе, Ф отстойнаплывная ная Отсутствует 0,10 0,30 Составитель я,Чертков Техред М.Моргентал Корректор З.Салко акто каз 3923 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 изводственно тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Содержаниеприсадкив топливеТС" 1, мас, 3 86,19 13591,0 8,4 М,О Ь,раствореннаяи микроэмульсионная О, 110 О,б 00 0,500