ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Переход капелек воды, выделившихся из топлива, в кристаллы льда из "Применение моторных топлив при низких температурах" Содержание воды, растворенной в топливе, непостоянно и зависит от относительной влажности, температуры и давления воздуха, а также от температуры топлива. Содержание растворенной воды в топливе, отобранном из одной и той же емкости через сравнительно небольшие промежутки времени, изменяется в довольно широких пределах. Этот факт свидетельствует об относительно высокой скорости изменения содержания воды, растворенной в топливе. П. С. Пан1ртин и В. Н. Тишкова [96] отмечают, что предварительно обезвоженное топливо довольно быстро вновь насыщается водой. Дрожемюллер [97] считает, что практически не имеет смысла проводить обезвоживание топлива, так как за короткий промежуток времени оно опять насыщается водой. В США, как отмечает Шаб [98], изучали различные методы сохранения обезвоженного топлива при его хранении и перекачивании. [c.82] Скорость изменения содержания растворенной воды в топливе определяется переходом молекул воды из топлива в воздух или обратно через поверхностный слой топлива, скоростью диффузии молекул воды в топливе и наличием в последнем конвекционных токов. Скорость изменения содержания воды, растворенной во всей массе топлива, зависит от величины поверхности соприкосновения топлива с воздухом и высоты взлива топлива или от отношения поверхности соприкосновения топлива с воздухом к объему топлива, залитого в емкость, а также от скорости диффузии молекул воды в воздухе. Скорость диффузии зависит от температуры, разности концентраций диффундирующего вещества и вязкости среды, в которой происходит диффузия, т. е. определяется величиной коэффициента диффузии. [c.82] Та рис. 34 представлена зависимость коэффициента диффузии молекул воды от температуры для топлива ТС-1, Т-5, бензола, толуола и н-гептана. [c.82] Близкое значение для коэффициента диффузии -воды в топливе Т-1 получено М. М. Кусаковым. [c.82] Исходя из полученных значений коэффициента диффузии, можно определить скорость насыщения топлива водой или скорость отдачи воды топливом в условиях отсутствия конвекционных токов. [c.82] В табл. 28 приведены экспериментальные данные, характеризующие влияние конвекционных токов на скорость испарения воды в топливе Т-5 при различной высоте взлива топлива. [c.83] Конвекционные токи возникали в результате ежедневного изменения температуры в пределах от 17—18 до 21 °С. Топливо заливали в кристаллизатор, на дне которого находилась 96%-ная серная кислота, создававшая в эксикаторе практически нулевую влажность. Через определенные промежутки времени кристаллизатор взвешивали и устанавливали количество воды, перешедшее из водяной подушки через слой топлива в кислоту. [c.83] Примечание /1 — высота слоя топлива в см. [c.84] Таким образом, конвекционные токи, возникающие в топливе при изменении его температуры, повышают скорость перемещения молекул воды в топливе, резко сокращая время, необходимое для перехода в воздух избытка воды, образовавшегося в топливе, или, наоборот, для насыщения топлива водой до нового равновесного состояния. [c.84] Пределы колебания времени, необходимого для перехода избытка воды из топлива в воздух или для насыщения топлива водой, подсчитанные на основании данных К. В. Елшина [991, характеризуют собой лишь порядок величины, а не абсолютные значения. При других условиях (высота взлива топлива, средний градиент температур, зависящий от интенсивности потепления или похолодания, отношение площади соприкосновения топлива с воздухом к объему топлива) для полного обмена всего количества топлива, залитого в резервуар, потребуется другое время. В горизонтальных резервуарах, в которых отношение площади соприкосновения топлива со стенками резервуара к объему топлива больше, чем в вертикальных резервуарах, конвекционные токи более интенсивны. Кроме того, в горизонтальных резервуарах отношение площади соприкосновения топлива с воздухом к объему топлива также больше, чем в вертикальных резервуарах. Вследствие этого в топливе, находящемся в горизонтальных резервуарах, содержание воды изменяется быстрее, чем в топливе, залитом в вертикальный резервуар. [c.84] Если топливо, насыщенное водой, охлаждать в герметичном,, доверху заполненном сосуде, то вследствие уменьшения растворимости воды в топливе с понижением температуры содержание ее превысит растворимость ири данной температуре и избыточное количество воды начнет выделяться в виде кацелек. Выделение капелек воды из топлива происходит в том случае, когда охлаждаемое топливо соприкасается с воздухом и создаются условия, при которых вода, содержащаяся в топливе, не успевает перейти в воздух. Образование капелек воды в топливе наблюдается также и при потеплении, если давление водяных паров в воздушном пространстве над топливом превышает давление насыщенных паров воды при температуре топлива. [c.85] Выделение капелек воды, как экспериментально доказали Р. А. Липштейн и Е. Н. Штерн, [101], может происходить и в тех случаях, когда при постоянной температуре топлива и воздуха снижается относительная влажность последнего. Измеряя тангенс угла диэлектрических иотерь трансформаторного масла, предварительно выдержанного в атмосфере воздуха с относительной влал ностью 75% и затем залитого в открытый электрод, соприкасающийся с воздухом, имеющим относительную влажность 30%, получили зависимость, изображенную на рис. 35. Сначала тангенс угла диэлектрических потерь возрастает, достигая максимума после 10-минутного выдерживания масла при 30%-ной влажности, а затем постепенно снижается до исходного значения. [c.85] Наконец, выделение капелек ВОДЫ может носить местный характер и вызываться флуктуацией концентрации растворенной воды, связанной с локальными изменениями температуры топлива. [c.86] Образование второй жидкой фазы в топливе в виде капель воды во всех описанных случаях происходит в результате конденсации водяных паров, находящихся в топливе в растворенном состоянии. Самопроизвольная конденсация водяных паров в отсутствие ядер кокдексацик возможна лишь при высокий С1еиени пересыщения среды водяными парами. В топливе, отфильтрованном даже самым тщательным образом через бумажные фильтры (размер пор до о мк), всегда содержится большое количество механических примесей, способных адсорбировать на своей поверхности молекулы водяного пара. Характерно в связи с этим то, что во всех случаях механические примеси, находящиеся в топливах, содержат от 2 до 63% воды [6]. [c.86] Расхождение данных по размеру капелек воды, выделяющихся из топлива, по-видимому, является результатом того, что измерения проводятся на различной стадии их формирования. Так, У[. М. Кусаков с соавторами определяли размеры капелек воды, выделяющихся из топлива, насыщенного водой, при его охлаждении от 50 до 20 °С, т. е. в достаточно широком интервале температур. Не исключено, что в процессе охлаждения топлива происходило не только выделение капелек воды вследствие уменьшения ее растворимости в топливе с понижением температуры, но и их укрупнение. Увеличение размера капель (рост капель) может осуществляться либо при непосредственной конденсации водяного пара, либо соударением капель при молекулярно-кинетическом движении, либо слиянием капель, вызванным неодинаковой скоростью оседания в топливе крупных и мелких капель (гравитационная коагуляция). Рост капель может происходить при конденсации паров воды, уже растворенных в топливе и за счет паров, образовавшихся в результате испарения более мелких капель. Первый процесс протекает в основном при охлаждении, а второй преимущественно при постоянной температуре. Процесс переконденсации, т. е. процесс испарения мелких капель с последующей конденсацией образовавшихся паров на более крупных каплях, происходит вследствие того, что мелкие капли имеют более выпуклую поверхность, чем крупные, и потому давление насыщенных паров над ними будет больше, чем над крупными. [c.87] Рост капель воды в топливе преимущественно осуществляется конденсацией и определяется коэффициентом диффузии, размером капли и зависит от разности между фактической удельной влажностью и удельной влажностью при насыщении топлива. [c.87] В табл. 29 и на рис. 36 приведены данные по конденсационному росту капель воды в топливе ТС-1 при +10 и —5°С для различных величин пересыщения водяных паров в топливе. [c.88] Степень пересыщения порядка 20—50% и выше достигается при резком потеплении, когда температура воздуха превышает температуру топлива на 2—5°С степень пересыщения порядка 94— 115% достигается при разности температур между воздухом и топливом, равной 10°С. [c.89] Из приведенных данных видно, что степень пересыщения оказывает существенное влияние на скорость конденсационного роста капель. Основываясь на этих данных, можно сказать, что при охлаждении топлива, когда не создаются условия для значительного пересыщения, образуются капли небольшого размера. При конденсации паров воды из воздушного пространства на более холодной поверхности топлива, особенно при большой разности температур воздуха и топлива, создаются условия для быстрого конденсациой-ного роста капель воды, в результате чего происходит образование более крупных капель. Так, например, в топливе, помутневшем в результате охлаждения, только при увеличении в 2000 раз удалось обнаружить наличие второй фазы. В то же время в топливе, помутневшем в результате нитеобразования , т. е. конденсации паров воды из воздуха на более холодной поверхности топлива, даже при значительно меньших увеличениях были отчетливо видны капли воды. При этом чем больше была разность температур между воздушной фазой и топливом, тем интенсивнее проявлялось нитеобразование и тем крупнее образовывались капли [135]. [c.89] С понижением температуры влияние степени пересыщения водяных паров на скорость конденсационного роста капель проявляется в меньшей мере, так как при этом уменьшается абсолютное значение удельной влажности. Одновременно с этим уменьшается и коэффициент диффузии молекул воды в топливе. Поэтому при низких температурах топлива (ниже —5-.—10 °С) даже при больших значениях степени пересыщения скорость конденсационного роста капель воды относительно невелика. [c.89] Вернуться к основной статье