Bilim.techО проекте

Ищет по всем темам: названиям, разбору формул и терминам.

Например:

    Вода и грязь в топливе

    Откуда в баке вода, если ее никто не наливал, и почему пыль опаснее для форсунки, чем камень? Проведи топливо от нефтебазы до форсунки, добавляй грязь, отстой и фильтры и смотри на код чистоты и ресурс форсунок.

    01 Что это такое

    Вода и грязь попадают в топливо по дороге от нефтебазы до бака. Зазоры в форсунке Common Rail меньше 5 мкм, поэтому даже невидимая пыль стирает их, а вода ржавит и замерзает.

    Вода бывает трех видов. Растворенная: несколько десятков миллиграммов на килограмм топлива, ее не видно, и она почти безвредна. Эмульсия: мельчайшие капли, топливо мутное. Свободная вода: она тяжелее топлива и собирается на дне бака и цистерны. Вода приходит с завозом, с дождем и снегом через открытые люки и из конденсата: в полупустом баке воздух днем нагревается и выходит, ночью остывает и затягивает новый влажный воздух. На высоте перепад день и ночь достигает 20 градусов, и бак «дышит» каждые сутки. На морозе свободная вода превращается в лед и закупоривает фильтр, а на границе воды и топлива живут бактерии и грибки: они дают слизь, которая забивает фильтры. Грязь это пыль, ржавчина цистерн, окалина и продукты износа. Как устроен сепаратор на машине, разобрано в теме «Топливная система низкого давления», а как читать код чистоты, в теме «Чистота масла и фильтрация».

    Три вида водыраствореннаядо 60–100 мг/кг, прозрачноэмульсиякапли 1–10 мкм, мутьсвободнаяслой на дне, слизьРазмер против зазораволос, 70 мкмвидно глазом, 40 мкмчастица 14 мкмчастица 6 мкмчастица 4 мкмзазор форсунки 2–5 мкмЧастица крупнее зазора туда не пролезет, а частица размером с зазор заклиниваетиглу и клапан. Самые опасные частицы 4–14 мкм: глазом их не видно.
    Масштаб полос справа одинаковый: 1 мкм это 1,5 деления. Растворенная вода безвредна, пока топливо не остынет: при охлаждении ее часть выделяется каплями.
    W
    Содержание воды, мг/кг. Миллиграммов воды на килограмм топлива, то же самое, что ppm по массе. По EN 590 и ГОСТ 32511 не больше 200 мг/кг, метод ISO 12937.
    R
    Код чистоты ISO 4406. Три числа, например 18/16/13: сколько частиц больше 4, 6 и 14 мкм в миллилитре. Каждая ступень кода в 2 раза больше частиц.
    vос
    Скорость оседания. Тяжелые частицы и капли воды тонут в топливе. Чем крупнее частица, тем быстрее: скорость растет с квадратом размера. На этом держится отстой.
    02 Опыт
    Пачкай. Отстаивай. Фильтруй. Сливай воду. ПУТЬ ТОПЛИВА
    ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО

    Каким топливо дойдет до форсунки?

    Рис. 15.5
    Частицы грязи Свободная вода Очистка на этапе Источник грязи
    ГОТОВЫЕ СЛУЧАИ
    Код при заправке в машину
    Код на входе в ТНВД
    Ресурс форсунок
    03 Формулы по буквам

    Как оседает грязь, сколько выпадет воды и что делает фильтр

    Отстой работает по закону Стокса, вода выпадает, когда топливо остывает ниже точки насыщения, а фильтр пропускает долю частиц, обратную коэффициенту β. Числа берутся из опыта.

    Как быстро тонет частица?

    v = (ρч − ρт) · g · d² / (18 · μ)

    Закон Стокса для маленькой частицы в вязкой жидкости. Размер стоит в квадрате: частица 14 мкм тонет в 5 раз быстрее частицы 6 мкм и в 12 раз быстрее частицы 4 мкм. Поэтому отстой хорошо убирает крупное и почти не трогает мелкое.

    v
    скорость оседания, м/с
    ρч, ρт
    плотность частицы и топлива, кг/м³: кварцевая пыль 2650, дизельное топливо около 830, вода 1000
    g
    ускорение свободного падения, 9,81 м/с²
    d
    размер частицы, м: 6 мкм = 6 · 10−6 м
    μ
    динамическая вязкость топлива, Па·с. Около 0,003 при 20 °C, на холоде больше

    Сколько воды выпадет на холоде?

    Wсв = W − Wнас(T)

    Топливо растворяет воду, но тем меньше, чем оно холоднее. Пока воды меньше точки насыщения, она невидима. Остыло ниже: лишняя вода выпадает каплями, а ниже нуля замерзает в фильтре.

    W
    вся вода в топливе, мг/кг
    Wнас
    сколько воды топливо может растворить при этой температуре, мг/кг. Около 90 при 20 °C и около 30 при −20 °C
    Wсв
    свободная вода: капли и слой на дне, мг/кг
    T
    температура топлива, °C

    Сколько частиц пропустит фильтр?

    Nпосле = Nдо / βx

    Коэффициент β показывает, во сколько раз фильтр уменьшает число частиц больше x мкм. β = 2 значит половина частиц прошла, β = 200 значит прошла одна из двухсот. Фильтры ставят ступенями: каждый следующий тоньше.

    N
    число частиц больше x мкм в 1 мл до и после фильтра
    βx
    коэффициент фильтрации для размера x, безразмерный. Эффективность E = 1 − 1/β
    x
    размер частиц, мкм: 4, 6 или 14, как в коде ISO 4406

    Откуда в баке берется вода, если ее никто не наливал

    Над топливом в баке воздух. Днем он нагревается, расширяется и частично выходит через сапун. Ночью остывает, сжимается, и бак затягивает снаружи новую порцию влажного воздуха. Эта порция остывает о холодные стенки, и пар из нее оседает росой, капли стекают в топливо и тонут.

    Сколько воздуха меняется за сутки, можно оценить по закону Шарля: объем газа пропорционален абсолютной температуре, поэтому при перепаде 20 градусов выходит и входит около 20 / 273 ≈ 7 % объема пустой части бака. Это граммы воды за сутки. Немного, но за недели простоя с почти пустым баком набегают десятки и сотни миллиграммов на килограмм. Поэтому машину на ночь и на простой оставляют с полным баком, а на цистерны ставят сапуны с осушителем.

    Растворимость воды и закон Стокса пришли из физики и химии: как растворимость зависит от температуры, разобрано в теме химии «Растворимость и температура». А что делает с двигателем сама вода и абразив, в теме «Сера, вода и абразив: коррозия и износ» этого раздела.

    днем: теплый воздух выходитночью: влажный входитроса на стенкахвода на дне+20 °C в бакетопливокаждые сутки около 7 % пустого объема меняется
    Чем меньше топлива в баке, тем больше пустой объем и тем больше воды набирается за ночь.
    04 Где и зачем это применяют

    Чистое топливо дешевле новых форсунок

    Допущения модели+

    Частицы считаются тремя числами в 1 мл, как в коде ISO 4406. Отстой считается по закону Стокса для кварцевой пыли в топливе вязкостью 3 мм²/с в цистерне высотой 3 м, без перемешивания. Фильтры заданы постоянными коэффициентами β по размерам: фильтр-сепаратор склада, фильтр раздачи около 10 мкм, сепаратор машины около 30 мкм, фильтр тонкой очистки около 4 мкм; в жизни β падает по мере загрязнения фильтра. Растворимость воды взята приближенно: около 90 мг/кг при 20 °C с уменьшением примерно в 1,3 раза на каждые 10 градусов; она сильно зависит от состава топлива. Конденсат в баке оценен по обмену воздуха 20 / 273 пустого объема за сутки при влажности горного воздуха; это порядок величины, а не расчет. Ресурс форсунок связан с числом частиц больше 6 мкм и свободной водой на входе в ТНВД учебной зависимостью: 100 % при коде около 12/9/6 и чище. Бактерии появляются в модели, если подтоварную воду не сливают и на складе выше +5 °C. Тема о самой аппаратуре: «Топливная система Common Rail».

    Химия этой темы

    Термины в словаре:Гидролиз эстера

    Еще в направлении «Инженерия»

    Все темы направления «Инженерия» →