Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Разработка методики расчета перепада давления на топливном фильтре из-за появления углеродсодержащих осадков в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя)

Опубликовано: 22.02.2022

Авторы: Алтунин К.В.

Опубликовано в выпуске: #2(122)/2022

DOI: 10.18698/2308-6033-2022-2-2153

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Представлено теоретическое исследование, связанное с разработкой новой методики расчета перепада давления на топливном фильтре из-за осадкообразования в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя). Приведены некоторые теплофизические свойства осадков в топливных системах разных тепловых двигателей. Рассмотрены изобретения, направленные на предотвращение выхода из строя фильтров и перепада давления в них. Поскольку в результате обзора и анализа научно-технической литературы не обнаружены методики расчета перепада давления на фильтрах тепловых двигателей и энергоустановок с учетом тепловой и электрической природы углеродсодержащих отложений, была разработана новая формула расчета перепада давления на топливном фильтре вследствие осадкообразования. На базе этой формулы создана новая методика расчета изменения давления, которая также может быть использована для расчета остаточного ресурса фильтроэлементов. Проведена теоретическая апробация новой методики на основе результатов экспериментальных исследований предыдущих авторов с применением авиационного керосина, в ходе которой получено значение наработки до отказа топливного фильтра на нескольких режимах работы. Универсальность предложенной методики заключается в том, что она применима для расчета перепада давления практически во всех тепловых двигателях и энергоустановках наземного, воздушного и аэрокосмического базирования при различных условиях эксплуатации топливной системы. Кроме того, ее можно использовать при различных материалах металлических стенок фильтроэлементов, скоростях прокачки углеводородного горючего (охладителя), давлениях на входе в топливные фильтры, температурных режимах внутри топливно-подающих и охлаждающих каналов двигателей и энергоустановок.


Литература
[1] Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. Москва, Химия, 1968, 356 с.
[2] Van Nostrand W.Z., Leach S.H., Haluske J. Economic Penalty Associated with the Fouling of Refinery Heat Transfer Equipment. Washington, 1981, pp. 619–643.
[3] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Дресвянников Ф.Н. и др. Проблемы внутрикамерных тепловых процессов в авиационных, аэрокосмических и космических энергоустановках многоразового использования. Сб. тез. докл. Междунар. науч. семинара «Проблемы моделирования и динамики сложных междисциплинарных систем». Казань, Изд-во Каз. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева, 2010, с. 12.
[4] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение № 2388966. Бюл. № 13 от 10.05.2010, 8 с.
[5] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение № 2447362. Бюл. № 10 от 10 апреля 2012 г.
[6] Алтунин К.В. Функционально-стоимостной анализ горелочных устройств и форсунок: монография. Казань, Изд-во КНИТУ-КАИ, 2020, 156 с.
[7] Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая. Казань, Изд-во «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина», 2005, 272 с.
[8] Яновский Л.С., Иванов В.Ф., Галимов Ф.М., Сапгир Г.Б. Коксоотложения в авиационных и ракетных двигателях. Казань, Абак, 1999, 284 с.
[9] Алтунин В.А., Монда В.А., Аблясова А.Г., Алтунин К.В. и др. Влияние углеводородных горючих на коррозию деталей энергоустановок и техносистем многоразового использования в наземных и космических условиях. Матер. докл. 22-й Всерос. межвуз. научно-техн. конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». Казань, Изд-во «Отечество», 2010, ч. 2, с. 87–88.
[10] Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Галимов Ф.М. и др. Проблемы осадкообразования в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях. Энергетика Татарстана, 2010, № 2, с. 10–17.
[11] Kelemen S.R., Siksin M., Avery N.L., Rose K.D., Solum M., Pugmire R.J. Gasoline type and engine effects on equilibrium combustion chamber deposits (CCD). SAE, 2001, Paper No. 2001-01-3583.
[12] Kalghatgi G.T. Combustion chamber deposits in spark-ignition engines: a literature review. SAE, 1995, Paper No. 952443.
[13] Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник. Москва, Химия, 1985, 240 с.
[14] Ковалев Г.И., Зверева Н.С., Денисов Е.Т. и др. Кинетические закономерности окисления топлив в присутствии конструкционных материалов. Нефтехимия, 1979, вып. 19, № 2, с. 237–242.
[15] Федотов М.В., Перминов В.А., Беляев Ю.И. Способ технического диагностирования фильтра тонкой очистки топливной системы дизеля. Патент РФ на изобретение № 2548236. МПК G01M 15/09, G01M 15/05. Опубл. 20.04.2015. Бюл. № 11.
[16] Романов И.М., Шароглазов Б.А., Кавьяров С.И., Шишков В.В. Система контроля состояния фильтра двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ на изобретение № 2252811. МПК B01D 35/14, 37/04, F02M 37/22. Опубл. 27.05.2005. Бюл. № 15.
[17] Катаяма Масанобу, Оцубо Ясухико. Устройство для вычисления перепада давления и способ вычисления перепада давления между входной и выходной частями фильтра, а также устройство для оценки количества отложения и способ оценки количества отложившихся на фильтре твердых частиц. Патент РФ на изобретение № 2390641. МПК F01N 11/00. Опубл. 27.05.2010. Бюл. № 15.
[18] Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Ленинград, Химия, 1972, 232 с.
[19] Алтунин К.В. Определение скорости осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на углеводородных горючих. Матер. докл. 6-й Всерос. научно-техн. студ. конф. «Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии», посвященная 90-летию со дня рождения А.Г. Усманова. Казань, Инновационно-издательский дом «Бутлеровское наследие», 2010, с. 41–45.
[20] Алтунин К.В. Способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях. Патент РФ на изобретение № 2467195, кл. F02K 9/00, B64F 5/00, G01N 25/72, G01K 7/02. Бюл. №32 от 20.11.2012.
[21] Алтунин К.В. Модель идеального осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях. Матер. докл. 18 Междунар. молодеж. науч. конф. «Туполевские чтения». Казань, Изд-во Каз. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева, 2010, т. 2, с. 66–68.
[22] Алтунин К.В. Разработка новой методики расчета толщины слоя углеродсодержащих осадков в топливных каналах тепловых двигателей и энергоустановок. Инженерный журнал: наука и инновации, 2021, вып. 10 (118). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2021-10-2119
[23] Удельное электрическое сопротивление от температуры для различных марок сталей и сплавов. URL: https://extxe.com/21002/udelnoe-jelektricheskoe-soprotivlenie-ot-temperatury-dlja-razlichnyh-marok-stalej-i-splavov/ (дата обращения 20.01.2022).
[24] Саранчук В.И., Ошовский В.В., Лавренко А.Т., Кошкарев Я.М. Метод определения величины электрического сопротивления угля в зависимости от температуры. Науковi працi донецького нацiонального технiчного унiверситету. Серiя: “хiмiя i хiмiчна технологiя”, 2008, № 134 (10), с. 138–143.
[25] Агроскин А.А., Петренко И.Г. Электросопротивление сланцев и углей при нагревании. Изв. АН СССР. ОТН, 1950, № 1, с. 89−100.