Дослідження мікрофільтрації (очищення) відпрацьованих моторних масел

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Дослідження мікрофільтрації (очищення) відпрацьованих моторних масел

Дослідження мікрофільтрації (очищення) відпрацьованих моторних масел

24

Дослідження мікрофільтрації (очищення) відпрацьованих моторних масел

Зміст

• Вступ
• 1. Технологічна схема й параметри установки мікрофільтрації масла
• 2. Методика дослідження процесу мікрофільтрації масла
• 3. Результати експериментальних досліджень
• 3.1 Режими робочого процесу мікрофільтрації відпрацьованих шторних масел
• 4. Дослідження стабільності технологічного процесу

Працює установка в режимі фільтрації в такий спосіб (мал.4). Очищене масло з першого блоку насосною станцією цього блоку накачується в робочу ємність блоку мікрофільтрів, для чого відкривають запірний вентиль подачі масла з ємності очищення, на виході з насоса відривають два запірних вентилі магістралі подачі масла в робочу ємність блоку мікрофільтрації. Включають насосну станцію блоку. Процес заповнення йде до досягнення масла верхнього датчика рівня, що виключає насосну станцію блоку очищення. Закривають вентилі магістралі заповнення. На щиті управління блоку мікрофільтрів включають нагрівання масла, установивши на датчику температуру 70°С, ощеривають вентиль напірної магістралі насосної станції блоку мікрофільтрів. По досягненню робочої температури масла 70°С автоматично в роботу включається насосна станція блоку. Тиск у магістралі на вході блоку мікрофільтрів становить 0,7 МПа й підтримується пропускним клапаном. Очищене масло циркулює в блоці мікрофільтрів, проходить через гори керамічних стрижнів, на яких осідають забруднення, і струминним насосом подається в ємність зберігання масла. Тонкість фільтрації в блоці мікрофільтрів до 0,5 * - 10-6 м. Процес триває до зниження продуктивності стрижнів.

У режимі продувки установка працює в такий спосіб. Відкривають запірні арматури магістралі продувки блоку мікрофільтрів, включають у роботу компресорну станцію й під тиском 0,4 Мпа повітря надходить у мікрофільтри. Проходячи через пори керамічних стрижнів протиструмом стиснене повітря звільняє поверхню стрижнів від забруднень, несучи їх у ємність для збору концентрату. По закінченню продувки вимикається компресор і закриваються запірні вентилі на магістралі очищення.

Аналогічним образом очищаються елементи блоку, якщо замість стисненого повітря застосовувати дизпаливо або промивну рідину. Однак при цьому знижується продуктивність установки й підвищуються на експлуатацію блоку.

Як початкові параметри прийнята робоча температура масла 60 і 95°С, швидкість потоку в установці 4 м/с і продуктивність насоса 0,5 * I0-3 м3/c. Отримані дані наведені на мал.1

Аналіз результатів показує, що при фільтрації масла через вуглеграфітні вальцованні стрижні, продуктивність процесу з ростом тиску практично не збільшується. При фільтрації через невальцованні вуглеграфіті стрижні продуктивність росте пропорційно тиску. При фільтрації через керамічні стрижні продуктивність різко збільшується при зміні тиску від 0,1 до 0,5 Мпа, а при подальшому збільшенні тиску приріст продуктивності падає. Керамічні стрижні найбільш сприйнятливі до зміни перепаду тиску на фільтруючій перегородці.

Фільтрати масла M-10Г2 досліджувалися в минаючому світлі. Фільтрат, отриманий через вальцованні вуглеграфітні стрижні, прозорий, має яскраво-червоне фарбування. Це характеризує його як високодисперсний органозоль, тому що поглинаються короткі хвилі, що мають синє фарбування. При цьому радіус часток становить 0,5 мкм і нижче.

Фільтрат масла, отриманий через невальцованні вуглеграфітні стрижні, мутний, має темно-червоне фарбування, що характеризує його як ультрамікрогетерогенний органозоль із радіусом часток від 3 мкм і нижче.

Фільтрат, отриманий через керамічні стрижні, прозорий, має темно-червоне фарбування, що характеризує його як колоїдно-дисперсний органозоль із радіусом часток від 1 мкм і нижче.

Крім того, була проведена порівняльна оцінка оптичної щільності фільтратів у порівнянні зі свіжим товарному маслом М-10М2 на фотокалориметрі ФЭК-56ДО.

Оптична щільність першого фільтрату нижче очищеного на центрифузі масла у два рази при довжині хвилі 500 нм; другого фільтрату в 1,5 рази, третього - в 1,2 рази при тій же довжині хвилі. Це дозволяє зробити висновок, що у фільтраті масла знижується кількість забруднюючих часток від 3 мкм і нижче.

Аналіз залежності продуктивності мікрофільтрів від тиску на основі реологічних властивостей колоїдних систем дозволяє зробити висновок, що при обраному режимі фільтрації відбуваються турболентне плин рідини в капілярах мікрофільтра /52/. Тому що турболентний режим фільтрації не є оптимальним, те необхідні додаткові випробування з метою пошуку оптимальних режимів фільтрації на основі більше глибокого вивчення реологічних і інших властивостей колоїдних систем масла.

У результаті проведених досліджень отримані гідравлічні характеристики фільтруемости товарного й відпрацьованого масла М-10М2 через керамічний фільтр. Характеристики дають підставу припустити, що найбільш значний вплив на швидкість фільтрації роблять температурний режим і перепад тиску на поверхні мікрофільтра. Під впливом температури й тиску змінюється в'язкість масла, причому дія цих факторів на процес нерівнозначно. Підвищення тиску приводить до деформації шаруючи осаду на поверхні мікрофілътра, переходу плину фільтрату через капіляри з ламінарного режиму до турболентного, тобто підвищується опір фільтрування.

Для відпрацьовування режиму фільтрації масел, на блоці мікрофільтрів була проведена серія експериментальних досліджень. Визначалася продуктивність мікрофільтрів (мембран), виготовлених з кераміки, при мікрофільтрації масла М10М2, очищеному центрифугування на маслоочисної установці СУОМ-1H.

Протягом роботи блоку продуктивність подачі залишалася практично незмінної. За результатами експерименту побудована графічна залежність зміни продуктивності блоку від тиску й температури (мал.2).

Залежність продуктивності мембрани від тиску й температури.

1-40ос; 2-60 ос; 3-95 ос; 4-120 ос; 5160 ос

Мал.5

Аналіз графіка показує, що при температурі до 95°С и при зміні тиску від 2 до 10 кг/див2 спостерігається експериментальна крапка А, при якій блок досягає найбільшої продуктивності.

При температурі масла понад 95°С продуктивність при росту тиску різко підвищується.

Селективність блоку мікрофільтрів визначається по оптичній щільності фільтрату масла до вихідного, тобто очищеному на центрифугах по формулі:

(1)

де селективність блоку мікрофільтрів;

1, 2 - оптична щільність вихідного й фільтрату масла при л=800 нм.

Залежність селективності блоку мікрофільтрів від температури процесу наведена на мал.3

Залежність селективності мембрани від температури масла.

Мал. 6.

Установлено, що при температурі понад 95°С різко падає проникність фільтрату масла.

Це пов'язане зі зниженням в'язкості масла і його контактом про електронагрівниками, які при даних температурах сприяють збереженню високодисперсних сажистих часток у ньому.

При знижених температурах масла селективність блоку мікрофільтрів зростає, тобто на поверхні мікрофільтра найбільше ефективно затримуються частки мікродомішок.

У табл.3 наведені результати фізико-хімічного аналізу масел при різних режимах фільтрації, які також підтверджують, що при знижених температурах фільтрації знижується концентрація механічних домішок у маслі.

Фізико-хімічні показники фільтра масла М1ОГ2

На основі експериментальних даних отримані залежності швидкості фільтрації масла в керамічних мікрофільтрах від часу процесу при різних: режимах фільтрації, які наведені на мал.4.

Експериментальна залежність швидкості мікрофільтрації масла.

Аналіз експериментальних даних і залежностей

(мал.7) показує, що основні закономірності процесу мікрофільтрації протікають відповідно до класичних законів фільтрування пористих глибинних фільтрів.

В початковий період часу мікрофільтрації переважає процес закупорки пор одиничними забрудненнями (залежність V=f (g)).

Надалі із часом фільтрації відбувається зменшення діаметра мікропор за рахунок адгезії мікрозабруднень у них (залежність ) і утворення шаруючи осаду на поверхні фільтра

На основі експериментальних даних і розрахунку критериальної залежності Eu=f (Sh) побудована поверхня вибору режимів фільтрації масла (мал.8).

На отриманій поверхні є критична крапка А, що відповідають найбільш раціональному режиму фільтрації масла мікрофільтрами даного типу. Таким чином, у результаті уведених експериментів було отримане підтвердження теоретичних передумов, викладених в 2 главі дійсної роботи.

При цьому встановлено, що найбільш раціональний режим роботи для керамічних блоків мікрофільтрів на маслі М10М2 визначається наступними параметрами: перепад тиску на перегородці ?Р=0,5 МПа; температура масла 80оС, питома продуктивність

Поверхня вибору режимів мікрофільтрації масла.

Аналіз даних табл.3 показує, що процес фільтрація очищеного масла дозволяє знизити зміст механічних домішок в 6,5 рази в порівнянні з очищенням відцентровими апаратами й в 2,5 рази поліпшити світлопроникність. Зміст миючих присадок у фільтраті знизилося на 3% у порівнянні з очищеним маслом і на 12% у порівнянні з відпрацьованим. Зміст механічних домішок у товарному маслі майже в 10 разів перевищує припустимі, значення, в'язкість на 2% нижче стандарту.

Фільтрат містить в 2 рази менше механічних домішок і на 10% знижена в'язкість за рахунок деструкції полімерів у процесі експлуатації у двигуні. У цілому показники фільтрату наближаються до відповідних вимог стандарту, а при уведенні в нього композиції присадок буде відповідати стандарту.

По даних видах масел був зроблений спектральний аналіз результати якого представлені на гістограммах (мал.6).

По змісту забруднень і продуктів зношування двигуна (Fe; Al; Cr; Cu; Si) фільтрат зіставимо з товарним маслом і в багато разів піку, чим в очищеному маслі.

Результати порівняльного аналізу дозволяють затверджувати про значну ефективність процесу мікрофільтрації масла керамічними фільтрами й можливості доведення відпрацьованих масел до рівня свіжих товарних.

Результати спектрального аналізу масла М10М2.

Мал.10: 1-товарне масло; 2-фільтрат відпрацьованого масла; 3-відпрацьоване масло; 4-очищене відпрацьоване масло; 5-товарне масло через 16 мото-годин роботи.