ISSN 2224-526Х Серия аграрных наук. № 3. 2017 N E W S
OF TH E N A T IO N A L A C A D E M Y OF SCIEN C ES OF TH E R EPU B LIC OF K A Z A K H ST A N S E R IE S O F A G R IC U L T U R A L S C IE N C E S
ISSN 2224-526Х
V olum e 3, N um ber 39 (2017), 47 - 51
Z h . A lip b ay ev , A. T a n sy k b a y e v a
Eurasian national university named after L. N. Gumilev, Astana, Kazakhstan
THEORETICAL PRECONDITIONS FOR IMPROVING THE PURIFICATION
OF FUELS IN DIESEL ENGINES
A bstract. The article was considered the dehydration of the fuel coagulating porous walls. One of the promi
sing methods of dehydration of fuels is filtration through a porous septum coagulating. The mechanism of dehy
dration of fuels coagulating partition has been analyzed in the following stages: the approach and contact of micro
water droplets with the fibers; the adhesion of micro-droplets of water to the fiber; the gap drops from the surface of the fibers.
Key words: the approach and contact of micro-water droplets with the fibers; the adhesion of micro-droplets of water to the fiber; the gap drops from the surface of the fibers.
ЭОЖ 656.136
Ж . Р . А л и п б а е в , Э . С. Т а ц с ы к б а е в а
Л. Н. Гумилев атындагы Еуразия ^лттык университет^ Астана, Казакстан
ДИЗЕЛЬ КОЗГАЛТЦЫШТАРЫНДА ОТЫНДЫ ТАЗАЛАУДЫЦ ТИ1МД1Л1Г1Н АРТТЫРУДЫЦ ТЕОРИЯЛЫЦ АЛГЫШАРТТАРЫ
А ннотация. Макалада дизель козгалткыштарында куысты жабыскыш аражабындармен отынды сусыз- дандыру тYрi карастырылган. Отынды сусыздандырудыц перспективалы эдютершщ бiрi куысты жабыскыш аражабын аркылы CYЗгiлеу болып табылады. Жабыскыш аражабындармен отынды сусыздандыру механизмшщ келеа кезецдерiнде: су микротамшыларыныц талшыктармен жакындасуы жэне жанасуы; су микротамшыларыныц талшыкка карай жабысуы; талшык бетiнен тамшылардыц сыргып агуы бойынша теориялык талдаулар журпзглда.
ТYЙiн сездер: су микротамшыларыныц талшыктармен жакындасуы жэне жанасуы, су микротамшыла
рыныц талшыкка карай жабысуы, талшык бетшен тамшылардыц сыргып агуы.
Ц у ы с т ы ж а б ы с к ы ш а р а ж а б ы н д а р м е н о т ы н д ы с у с ы зд а н д ы р у м ех ан и зм ! т у р а л ы каз1рг1 з а м а ^ ы т у с ш ж т е р . К азiргi зам ангы т у с ш к т е р г е сэйкес ж абы скы ш араж абы ндарм ен оты нды сусы зданды ру м ех ан и зм ш ел ес кезецдердi енгiзедi: су м икротам ш ы лары ны ц талш ы ктарм ен ж а кы ндасуы ж эне ж анасуы ; су м икротам ш ы лары ны ц талш ы кка карай ж абы суы ; талш ы к бетш ен там ш ы ларды ц сы ргы п агуы [1].
С у м и к р о т а м ш ы л а р ы н ы ц т а л ш ы к т а р м е н ж а к ы н д а с у ы ж э н е ж а н а с у ы . Су м икротам ш ы лары ны ц талш ы ктарм ен ж акы ндасуы ны ц Ym тYрiн ж эне соцгы ж анасуы н: ^стап калу (су м икротам ш ы лары ны ц талш ы ктарм ен тш елей ж анасуы ), броунды к диф ф узия ж эне инерциялы к какты гы суы деп аж ыратады.
Су м икротам ш ы лары н ^стап калу т т м д ш г ш м ы н а ф орм уланы пайдалан а оты ры п багалауга болады:
Еп = 1
2 * ( 2 - l n R e )
2 * (1 + К п )* ln (1 + К , ) + 1
1+ К (1)
м ^ндагы К п = — — ^стап ^алу коэф ф ициентi; de - талш ьщ диам етрi, м; Re - Рейнольдс саны.
—в
Рейнольдс саны н м ы на ф орм ула б ойы нш а аныщтайды:
п * d * V
R e = Pm--- в— „ , (2)
4 * иr * m м ^ндагы Vn - оты н агы ны ны ц ж ы лдам ды гы , м/с.
(1) ж эне (2) ф орм улалары н талдау ^стап ^алуды ц т ш м д ш ш талшыщ пен там ш ы диам етрiне байланы сты екендiгiн кeрсетедi: талшыщ диам етрi аз болган сайы н там ш ы диам етрi Yлкен, ^стап
^алуды ц тиiм дiлiгi де соншалыщты ж огары болады. А гы н ж ы лдам ды гы ^лгай ган кезде ^стап ^алу тиiм дiлiгi де ^лгаяды .
Су там ш ы лары ны ц ж эне талшыщтыц диффузиялыщ езар а эрекеттесу тиiм дiлiгiн т е м е н п ф орм ула б ойы нш а багалауга болады:
_ 1 1 "
Е д = 2 ,1 6 * 3 , D
Vn
*d
(3) 2 * ( 2 - l n R e )м ^ндагы D -д и ф ф у зи я коэф ф ициентi, м 2/с.
(3) ф орм уладан кeрiн iп т^ргандай, диф ф узия т ш м д ш ш агы н ж ы лдам ды гы ны ц, там ш ы жэне талшыщ д и ам етрш щ ж огары лауы м ен азаяды.
Су там ш ы лары ны ц талшыщпен инерциялыщ ^акгы гы су т ш м д ш ш [4] ф орм улабойы нш а аныщталады:
Е = —^
---К 3
и— ,---, (4)и К 3 и +1,54* Ки2 +1,76
м^ндагы К и - инерциялыщ кYш коэф ф ициента
Инерциялыщ кYш коэф ф ициентiн м ы на форм ула бойы нш а есептеуге болады:
К = (Рв Пт) * Vn * (5)
и 9 * Um * —в '
(4) жэне (5) тецдеулердi талдау инерциялыщ ^а^ты гы су тиiм дiлiгi талшыщ диаметрi, отын ты гызды гы мен динамикалыщ тущ ы рл ы гы азайган кезде, сондай-а^ там ш ы диам етрi м ен агын жы лдам ды гы ^лгай ган кезде ж огары лайты ны н керсетедг Инерциялыщ ^а^ты гы су тамш ылар ж а^ы ндаган кезде ш амалы бай^алады.
Су там ш ы лары ны ц ж еке талшыщтармен езара эрекеттесуiнiц тиiм дiлiгiн ^арау кезiнде алын- ган ж алпы зацдылыщтар талшыщ набаты Yшiн де ж абы с^ы ш араж абы нда орналас^ан талш ы вда су там ш ы лары ж а^ы ндаган кездегi ж алпы тиiм дiлiгiн багалау ете кYрделi болса д а эдш , eйткенi талшыщтар онда ретсiз бы ты равды орналас^ан. Ж абы с^ы ш араж абы ндагы талшыщтыц орналасу ты гы зды гы ны ц ^лгаю ы м ен ^стап ^алу т ш м д ш ш мен диф ф узия ^лгаяты ны н атап ету керек, себебi
^стап ^алу Yшiн б^л ^лгаю диф ф узияга Караганда Yлкен дэреж еде бай^алады. Су там ш ы лары ны ц талшыщтармен езара эрекеттесуiнiц барлыщ тYрлерiнiц т ш м д ш ш тем пература азайган кезде азаяды. Эш ресе инерциялыщ ^а^ты гы су тиiмдiлiгi азаяды, ейткеш инерциялыщ кYштер коэффи- циентi су мен отын ты гы зды гы на тiкелей пропорционалды жэне керiсiнш е отын тущ ы рл ы гы н а пропорционалды eзгередi.
Д иф ф узияны ц тем пературага байланысты т ш м д ш ш нег^рлы м кYрделi, eйткенi диф ф узия коэф ф и ц и ен п аб сол ю тп тем пературадан тiкелей тэуелдiлiкте болады жэне оты н тущ ы рл ы гы мен Рейнольдс саны нан керi тэуелдiлiкте болады.
О сылайш а, ^стап ^алу су там ш ы лары ны ц талшыщтарга ж а^ы ндаган жэне ж анас^ан кездегi негiзгi тYрi болы п табы лады. Б^л процесте инерциялыщ ^а^ты гы су мацызды релге ие емес, ал диф ф узия [1] суды ц ете ^са^ там ш ы лары ны ц талшыщпен ж анасуы на мYмкiндiк тугызады.
*
ISSN 2224-526Х Серия аграрных наук. № 3. 2017 С у т а м ш ы л а р ы н ы ц т а л ш ы к ; б етш е ж а б ы с у ы . Талшыщ бетш ен оты н ^абы рш агы н ыгыс- ты рудан кейiн су там ш ы сы ньщ оны ц бетш е ж абы су п р о ц е с басталады. Су там ш ы лары ны ц ж абы с-
^ы ш араж абы ндагы талшыщ бетiне жабысуыYш ф азага б елу бетш де еркш энергияны азайту есебш ен оры н алады.
Су там ш ы лары ны ц YCT^ r i бетке ж абы суы н а эр тYрлi ф акторларды ц эсерiн белгiлеу Yшiн эдетте б^л процестi жазыщ, сфералыщ ж эне цилиндрлш беттерде карасты рады [1].
Y ш фазалы жYЙеде еркiн беттiк энергия с^йыщтыщ пен ^атты беттiц жазыщтыгы арасы ндагы белiнген ш екарада теп е-тецдiк ж агдайда тец:
F _ у * S , (6)
м ^ндагы у - с^й ы ^ты ^ты ц беттiк керш у^ Н /м; S - с^йыщтыщ пен ^атты беттiц ж анасу ауданы , м 2.
С удагы сфералыщ там ш ы ж анас^ан н ан кеш н жазыщ ^атты бетте агы п кетедi ж эне 9 ш еткi б^ры ш ы м ен теп е-тец щ к ж агдайга ^ол ж еткiзедi.
Б ^л ретте [2] ара катысы:
у п -т - у п - в _ у в -т * 0 , ’ (7)V /
м ^ндагы Уп-т, Уп-в, Ув-т - ф аза аралыщ керiлуi, соган сэйкес «бетi - оты н», « б е т - су» ж эне «су - оты н» б ел ш ген ш екарада.
(6) ф орм ула негiзiнде еркiн б е т п к энергия бел у бетiнде:
- ж абы с^ан га дей iн (адгезияга):
F 0 _ У - т * S 0 + У п -т * S п - e '; (8)
- ж абы с^анн ан кейiн (адгезиядан):
F _ У в -т * S e-rn + У п -т * S п -в . (9)
Су там ш ы лары ны ц Yстiцгi бетке ж абы су н этиж есш де еркiн энергияны ц азайганы н м ы на ерн ектен аныщтауга болады:
A F
--- --- I --- • ■ / I I —
У в-т * S 0 2 S в
1 - -1 * [2 * (1 - c o s 0 ) 2 * ( 2 + COS0)]3 ;
S n
2
(1 - c o s 0 ) * ( 2 + c o s 0 )
(10)
(11)
A F S в-т й .
м ^ н д а гы --- , --- - соган сэйкес еркш б е т п к энергияны ц салы сты рм алы азаю ы ж эне У в-т * S0 S 0
00-тан 180°-^а ш еткi б^ры ш тары Yшiн Yстiцгi бетке су там ш ы лары ны ц ж абы суы салдары нан оты н мен су там ш ы лары арасы ндагы белу б етш щ салы сты рм алы езгеруi.
О сылайш а, (10) ж эне (11) ернектерден су там ш ы лары ны ц жазыщ ^атты бетке ж абы суы осы беттщ ^асиеттерiм ен, ягни ш еткi б^ры ш ты ц ш ам асы м ен аныщталады.
(1) ф орм ула эдiл ж эне су там ш ы лары сфералыщ бетке ж абы с^ан ж агдайда белгiленген.
б-суретте 9 ш етю б ^ры ш пен ^атты сфералыщ беттегi там ш ы ларды ц теп е-тецдiк ж агдайы керсе- тiлген [3].
Сфералыщ бет Yшiн тецдеу м ы на турде болады:
A F _ 1 - r * ( 2 * r - y ) - R * x * c o s 0
У е-т * S 0 2 r0
(12)
Se-т _ r * ( 2 * r - y ) (13)
S 2 * r02 ’ 1 }
м ^ндагы r 0 - там ш ы ларды ц салы сты рм алы радиусы , м.
Сондыщтан, сфералыщ бетке су там ш ы лары ны ц ж абы суы (адгезия) там ш ы лар диам етрiнiц азаю ы м ен ж эне ш етю б^ры ш ты ц улгаю ы м ен азаяды. Сфералыщ бетте еркiн беттiк энергияны ц салы сты рм алы азаю ы жазыщ бетке Караганда сфералыщ бетке су там ш ы лары ны ц ж абы суы (адге
зия) кезш де аз бай^алады .
Ycr^ri беттеп тамшылардыц тепе-тец жагдайы: а - жазык бетц б - сфералык бетц в - цилиндрлж бет
Ц илиндрлiк бетке су там ш ы лары ны ц ж абы суы кезiнде (в-сурет)еркiн б е т п к энергияны ц салы сты рм алы азаю ы ж азы к ж эне сф ералы к беттер Yшiн керсеткiш тер арасы нда болаты н аралы к м эндерiнде болады [1].
О сылайш а, ж абы су (адгезия) процесiне жYргiзiлген талдаудан керiнгендей:
- су там ш ы лары ны ц талш ы ктарм ен ж абы су т ш м д ш п оны ц б е т п к касиеттерiм ен (9 б ^ры - ш ы мен) ж эне диам етрiм ен, сондай-ак су там ш ы лары ны ц елш ем дерiм ен аны кталады ;
- талш ы к диам етрi аз болган сайы н там ш ы ларды ц елш ем дерi де Yлкенiрек, талш ы к бетiне там ш ы ларды ц ж абы суы д а ж ы лдам ы рак жYредi.
С онды ктан, су белгiш-CYЗгi Yшiн ж абы скы ш элем енттердi эзiрлеу кезiнде талш ы ктарды ц беттiк касиеттерiн ескеру кажет, ей ткеш оларды д ^ры с iрiктеуден кебiнесе талш ы кты кабатка су м икротам ш ы лары ны ц ж абы су п р о ц е с ж эне коалисценция т ш м д ш п байланы сты болады.
Т а л ш ы к б етш е н су т а м ш ы л а р ы н ы ц с ы р F ы п ту с ш к а л у ы . Там ш ы лар б е л г ш бiр сы ндарлы елш ем дерге ж еткен кезде агы нны ц гидродинам икалы к кYшiнiц ж эне м е н ш ш т м ассасы ны ц эсерiнен талш ы к бетiнен сы ргы п тYсiп калады , куы с талш ы кты кабаттан т^н ды ргы ш ай м акка ш ы- гары лады , ж ы лдам ды кты ц кYрт азаю ы ж эне агы н багы ты ны ц езгеруi салдары нан т^н ды ргы ш ка т^нады .
А гы нны ц сы ндарлы ж ы лдам ды гы (Укр), кы сы м айы ры м ы (А Р кр) ж эне там ш ы ларды ц келем i ( и кр), сол кезде там ш ы лар талш ы ктан сы ргы п тYсiп калады , оны м ы на формулалар бойы нш а аны ктауга болады:
Кп - ф 2 * ( ^ в ~ ° т + °в-т * c o s ^ ) 2 - U2 * g2 * р - Р т ) ' ;
V
=■кр у * S n*L U кр =---1---
" К п *(Рт - Р в ) * g
: c o s 0 *K n) 2 - V 2*у 2 * S 2 * L 2
№ ,р = = c o s ^ ) - U * g * ( Р в- Рт)
(14)
(15)
(16) м ^ндагы К п - еткiзгiш тiк коэф ф ициент^ м2; U - там ш ы келем ^ м 3; S n - куы сты ц келден ец кима- сы, м 2; - талш ы к б е з м е н там ш ы ларды ц ж анасу периметрi, м.
2
ISSN 2224-526Х Серия аграрных наук. № 3. 2017 Тендеулердi (1 4 -1 6 ) талдау там ш ы ларды ц талшыщпен ж анасу п ери м етр ш щ ^лгаю ы м ен аталган кeрсеткiш тер ^лгаяты н ы н кeрсетедi.
Сондыщтан, там ш ы ларды ц талшыщ бетiнен сы ргы п тYсiп ^алу кYшiн азайту Yшiн ж абы с^ы ш араж абы н Yшiн талшыщты д ^ры с тац дау м ацы зды оры н алады.
ЭДЕБИЕТ
[1] Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. - М.: Транспорт, 1979. - 184 с.
[2] Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н. Приборы для определения содержания свободной воды и механических примесей в нефтепродуктах. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1968. - 50 с.
[3] Lawson G.B. Coalescence process // Chem. Process Eng. - 1967. Vol. 48, N 5. P. 45.
[4] Osipow L.J. Surface chemistry. American chemistry society monograph serie. Renhold publishing corporation. - New- York, 1962. - 481 p.
[5] Семернин А.Н., Аширов Ф.А., Мирошниченко В.В. Анализ системочистки топлива: Аналитический бзор. - Тараз: Жамбылский ЦНТИ, 2007. - 20 с.
REFERENCES
[1] Rybakov K.V., Zhuldybin E.N., Kovalenko V.P. Dehydration of aviation fuel and lubricants. M.: Transport, 1979. 184 p.
[2] Rybakov K.V., Zhuldybin E.N. Instruments for determining the content of free water and mechanical impurities in petroleum products. M.: TsNIITE petrokhim, 1968. 50 p.
[3] Lawson G.B. Coalescence process // Chem. Process Eng. 1967. Vol. 48, N 5. P. 45.
[4] Osipow L.J. Surface chemistry. American chemistry society monograph serie. Renhold publishing corporation. New York, 1962. 481 p.
[5] Semernin A.N., Ashirov F.A., Miroshnichenko V.V. Analysis of fuel cleaning systems: Analytical review. Taraz:
Zhambyl CSTI, 2007. 20 p.
Ж. Р. Алипбаев, Э. С. Т ацсы кбаева
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева, Астана, Казахстан ТЕО РЕТИ Ч ЕС К И Е П РЕД П О СЫ Л КИ П О В Ы Ш ЕН И Я ЭФ Ф ЕКТИ ВН ОСТИ
О Ч И С ТК И ТОПЛИВ В Д И ЗЕЛЬН Ы Х ДВИГАТЕЛЯХ
А ннотация. В статье рассмотрены обезвоживания топлив пористыми коагулирующими перегородками.
Одним из перспективных методов обезвоживания топлив является фильтрация через пористую коагули
рующую перегородку. В механизме обезвоживания топлив коагулирующей перегородкой был произведен анализ в следующих этапах: приближение и соприкосновение микрокапель воды с волокнами; адгезию микрокапли воды к волокну; отрыв капли с поверхности волокна.
К лю чевы е слова: приближение и соприкосновение микрокапель воды с волокнами; адгезию микро
капли воды к волокну; отрыв капли с поверхности волокна.
