Способ контроля распределения воды в топливе
Использование: на складах хранения и аэродромном контроле. Сущность изобретения: измеряют количество фактических количеств растворенной воды (Враств.) и микроэмульсионной воды (Вмкэ) в топливе. Смешивают навеску топлива с заданным количеством воды (В). Замеряют предельное количество растворенной (В раств) и микроэмульсионной (В мкэ) воды в топливе Замеряют количество отстойной воды после смешения. Определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда по формуле By В + Враств. + Вмкэ Вмкэ - Враств - Вост. % к топливу. Общую обводненность топлива (Вобщ..) определяют по формуле Вобщ. (1,05- ,40)В0тст., % к топливу. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фа (..) (Сл (Д
1 ! (21) 4925936/04 (22) 05,04.91 (46) 07.11.92. Бюл, N 41 (71) Государственный научно-исследовательский институт llo химмотологии (72) Я.Б. Чертков, Р.М, Березина и О,А. Бурмистров (56) Итинская Н,И, Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. М.: 1969, с, 300.
Дубовкин Н,cD. и др, Справочник. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. М.; Химия, 1985, с. 22 — 26, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ТОПЛVIЗЕ (57) Использование: на складах хранения и аэродромном контроле. Сущность изобреИзобретение относится к области контроля эксплуатационных свойств нефтяных дистиллятных топлив, в частности для оценки важнейшего показателя качества топлива,— его обводненности при хранении, и может быть использовано на складах хранения и при аэродромном контроле.
Известно, что обводненность топлив характеризуется тремя видами воды: отстойной, растворенной и микроэмульсионной, Даже при точном контроле количеств отстойной, растворенной, микроэмульсионной воды, в и рактике известны случаи аварий, тщательное изучение которых позволяет сделать вывод о наличии неучтенной воды, попадающей с топливом в зону сгорания, что может являться причиной срыва пламени в газотурбинном двигателе.
„„5U„„1774255 А1 (51)5 G 01 N 33/22
Д, =.г .
r P
2ь тения: измеряют количество фактических количеств растворенной воды (Bpac s ) и микроэмульсионной воды (В ) в топливе.
Смешивают навескутоплива с заданным количеством воды (В). Замеряют предельное количество растворенной (В pacrs ) и микроэмульсионной (В мyэ) воды в топливе Замеряют количество отстойной воды после смешения, Определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда по формуле By = В + Враств. + Вмкэ Вл кэ Bpacrs
Вост. % к топливу. Общую обводненность топлива (В0бщ) определяют по формуле
Вонищ (1,05 — l,40)Вотст, % к топливу, 1 з, и. ф-лы, 4 табл.
Была поставлена задача повысить точность KQHTpoflsI, путем выявления неучтенной воды. В основу был положен метод обследования материального баланса воды в топливе и в системе, в которой оно хранится.
Проводили исследования на современных стандартных реактивных топливах марок: ТС-1, PT u T-6, Известен способ определения в топливах отстойной воды, включаюший визуальный контроль, слив отстоя и замер его количеств.
Наиболее близким по технической сущности является способ. контроля обводненности топлива, включающий определение наличия и содержания отстойной воды в емкостях хранения и летательных аппаратов, а также количеств растворенной и микро1774255
20
55 эмульсионной воды. Недостатком известного способа является значительная погрешность в определении общей обводненности, Цель изобретения — повышение точности и упрощение контроля.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе контроля распределения воды в топливе, включающем измерение количества отстойной избыточной воды (Вотс .) и фактических количеств растворенНОЙ (Враств.) И МИКРОЭМУЛЬСИОННОЙ (Вмкэ) ВОды, навеску топлива смешивают с заданным количеством воды (В), с последующим замером предельных количеств растворенной (Враств ) И МИКРОЗМУЛЬСИОННОй (В тмкэ) ВОДЫ B. топливе и определяют количество воды (By), удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда, по следующей зависимости
By = В + В раста, + В мкэ Враств Вмкэ
В стст„мас. % к товливу, где Ву — вода, удержанная под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда;
 — вода, для смешения с навеской топлива;
Враств, предельное количество воды., растворяющейся в топливе при данной температуре;
В мкэ — предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при данной температуре;
Вмкэ — фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе при данной температуре;
Враств. — фактическое количество растворенной воды в исходном топливе при данной температуре;
Вотст. количество ОтстОЙнОЙ вОДы В топливе после смешения, а также замеряют количество отстойной воды (Вотст.), а общую обводненность топлива (В<ащ) определяют по следующей формуле:
В<>ещ. = (1,05 " 1,40) е Вотст мас. % к топливу, Где Вобщ, общая вода, содержащаяся в топливе и в системе, в которой оно хранится.
Новое по отношению к прототипу является измерение предельных при данной температуре количеств растворимой (Враств.) и микроэмульсионной (В Mt На чертеже представлена установка для контроля распределения воды в топливе. Установка состоит из:1 — стеклянного реактора для топлива с водяной рубашкой; 2 — мешалки для гомогенизации топлива с водой; 3 — микробюретки, для дозирования 5 Bopb! в ToflRMBo, 4 — мерного цилиндра, pl1$3 отбора и замера объема отстойной воды; 5 — водяного термостата, для подачи в рубашку реактора воды с заданной температурой.. Способ контроля распределения воды в топливах (РВТ) осуществляется следующим образом. В стеклянный прибор лабораторной установки (см. чертеж) загружают 100 мл взвешенной на весах средней пробы топлива. Предварительно из средней пробы отбирается навеска для определения суммы фактически растворенной воды (Враств,) и микроэмульсионной (Вмк,), в мас, % к топливу при заданной температуре, методом К. Фишера (ГОСТ 14870-77). Затем, в таких же условиях определяют в отдельной пробе топлива, но после фильтрации через бумажный фильтр содержание растворенной soды. Разница между первым и вторым.25 определениями дает содержание микроэмульсионной воды. B стеклянном реакторе топливо через зарубашечное пространство термостатируют водой, поступающей из термостата 5. Температура. воды в термостате поддерживается с точностью + 0,5 С, Обычно замеры проводят при 25 С, если не преследуется цель исследования влияния температур. После установления в топливе заданной температуры включают механическую мешалку с регулируемым числом оборотов 2 для его гомогенизации. Перемешивание топлива должно проводиться с достаточной силой и частотой вращения мешалки, чтобы 40 по высоте слоя топлива образовался устойчивый конус. Равномерно, в течение 30 мин гомогенизации в центр топливного конуса по каплям приливают из микробюретки 3 с делениями 0,01 мл 2 мл дистиллированной воды, Это минимальное количество воды, при котором ее распределение (отстойная, растворенная, микроэмульсионная, наплывно-адгезионная) происходит в постоянном и воспроизводимом соотношении. Через 30 мин после добавления в топливе воды, мешалку останавливают. Часть воды отстаивается. Со стеклянных стенок реактора несколькими толчками мешалки переводят в отстой капли воды, слабо удерживающиеся на стеклянной поверхности, Количество прочно удерживающейся на стенках реактора воды отвечает наплывной (By) Не изменяющийся, установившийся объем отстойной воды (Вотст.) отделяется в 1774255 мерный цилиндр 4 с ценой деления 0,1 мл, в котором замеряется. Из отстоявшегося в течение 2 ч топлива в реакторе 1 шприцем отбирают навеску для установления предельного содержания растворенной и микроэмульсионной воды при данной температуре. Onределения произ.водят так же, как и фактические их количества, в образце исходного топлива. Полученные данные используются для составления водного баланса. Баланс составляется, мас. o для воды по отношению к топливу и, если необходимо, к общему содержанию воды в системе, по типу: Приход 1.Введено воды 2. Фактически растворенная вода в топливе 3, Фактически микроэмульсионная вода в топливе Расход 1. Отстойная вода 2, Предельно растворенная вода 3. П редел ьн ое содержание микроэмульсионной воды в топливе 4. Наплывная вода Общая вода Общая вода Результаты замеров хорошо воспроиз. водились, Максимальное отклонение параллельных,определений от средней величины, /о оТсТоАНоА воды :"0,015 наплывной воды :"0,001 растворенной воды + 0,0001 микроэмульсион ной воды |0,0001 Наплавная вода определяется по разнице в балансе воды. Рассчитанные ее количества были подтверждены экспериментально аналитически. Для этого, после гомогенизации топлива с водой и проведения замеров (см. выше), отстойная вода осторо>кно сливалась, Топливо и внутренние стенки реактора обрабатывали взвешенным количеством метанола, в котором предварительно определяли содержание воды по ГОСТУ 14870-77. По увеличению количества воды в метаноле до и после обработки им гомогенизированного топлива и внутренней поверхности реактора, подсчитывали количество наплывной воды, т. е. задержанной на стеклянных стенках реактора. Это количество наплывной воды, полученное аналитическим путем, сопоставлялось с ее количеством, вычисленным по балансовой разнице (см. табл. 1). Как это видно, количества наплывной воды, полученные балансовым расчетом и аналитическим путем — растворе||ием воды в метаноле, близкие; расхождения параллельных определений тем и другил методами менее 1, при параллельной сходимости 5 в пределах одного метода определения— около 0,2;, В табл. 2 представлены данные, полученные способом РВТ, а для наплывной воды и аналитическим методом, для товар10 ных реактивных топлив, при двух существенно различающихся температурах. Из данных табл, 2 видно, что количество наплывной воды, установленное по рассогласованию баланса (см. графу 6), близко к 15 количеству наплывной воды, определенному аналитически. Таким образом, весьма точным методом К. Фишера (ГОСТ 14870-77), которым определяют.содер>кание воды с точностью до 20 10, также подтверждено наличие неучитываемой в настоящее время наплывной (адгезионной) воды, Оказалось, что количество наплывной воды в топливной системе достаточно велиl 25 ко, чтобы представлять опасность для экс-"., плуатации летательных аппаратов. Способом РВТ установлено, что количество наплавной воды сильно изменяется с температурой топлива; с понижением тем30 пературы, т, е. с подъемом самолета оно увеличивается. При 10 С количество наплывной воды достигает 20 — 25/ от общего содержания воды в топливной системе, в то время как при 25 С эта величина составляет 35 лишь 10 — 15/ (см. таблицу 3), Таким образом, применение изобретения не только упрощает количественную оценку распределения воды в топливе и в системе.его хранения, но и позволяет выя40 вить неучитываемую до настоящего времени наплывную. воду, количество которой достаточно велико, что представляет опасность в условиях эксплуатации летательных аппаратов, особенно с понижением темпе45 ратурbl, Сумев выявить еще одну составляющую воды в топливе — под слоем топлива на стенках системы, удалось найти пути снижения опасности обводнения топлива. Так, напри50 мер, оказалось, что в присутствии известной антиводокристаллизующей присадки "Жидкость И" (этилцеллозольв) достигается дополнительный эффект — существенно 55 снижается количество наплывной воды, задерживающейся под слоем топлива (см. табл. 4), Происходит это за счет некоторого увеличения отстоя. растворенной и микроэмульсионной воды. Эти свойства широкоприменя ощейся присадки, предотвращающей образование 1774255 Таблица 1 Сопоставление наплывной воды, определенной на топливе ТС-1, по балансовой разнице и аналитическим путем кристаллов льда в топливе, до сих пор не были известны и выявлены при помощи способа PBT. Эффект применения изобретения состоит в следующем: способ PBT позволяет количественно контролировать распределение воды в топливе и в системе его хранения, включая скрытую, до сйх пор не контролируемую на. плы вную (адгез ион ную) воду, количество которой достаточно велико, чтобы представлять опасность при эксплуатации летательных аппаратов, увеличивающееся с понижением температуры топлива; способ PBT позволяет по количеству слитого отстоя воды, что обязательно в системе МГА, прогнозировать содержание в системе скрытой наплывной воды, что, в случае необходимости, позволит включить в действие предупредительные меры, Формула изобретения 1. Способ контроля распределения воды в топливе, включающий измерение количества отстойной избыточной воды и фактических количеств растворенной и мик роэмульсионной воды отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, навеску топлива смешивают с заданным количеством воды с последующим замером предельных количеств растворенной и микроэмульсионной воды в топливе и определяют количество воды, удержанной под слоем топлива на стенках внутренней поверхности сосуда, по следующей формуле; I t By = В + В раств + Вмкэ Вмкэ Враств В(fc7 мас, к топливу, 5 где By — вода, удержанная под слоем тог лива на стенках внутренней поверхности сосуда;  — вода, принятая для смешения с навеской топлива; 10 Bpacre — предельное количество растворенной воды в топливе при данной температуре; Вмкэ — предельное количество микроэмульсионной воды в топливе при данной 15 температуре; В кэ — фактическое количество микроэмульсионной воды в исходном топливе при данной температуре; Врвств — фактическое количество раство20 ренной воды в исходном топливе при дан- ной температуре; Вотст — фактическое количество отстойной воды в топливе после смешения.. 2. Способ пои. 1, отл и ч а ю щи и с я 25 тем, что, с целью упрощения контроля качества топлива, замеряют количество отстойной воды, а общую обводненность топлива определяют по следующей формуле: BQgp = (1,05 — 1,40) Вотст, мас. к топ30 ливу, где В,вщ — общая вода, содержащаяся в топливе и в системе, в которой оно хранится. 1774255 Т а б л и ц а 2 Аналитический метод,Ф Способ РВТ,ь к общей воде Температура топllHB8 ) С сумма граФ 2" 4 отстойпредельно микроэмульсионная предельно растворенная наплывная вода ная наплыв ная вода Топливо ТС-1 78,03 . 21,97 89,24 10,76 Е0 21,39 l1,37 77,79 0,07 88,91 О, 09 0,17 0,24 Топливо PT 77,91 22,09 87,96 12,04 22,14 12,22 77 80 0 04 0 07 87,80 0,06 0,10 Топливо Т-6 76,08 23,92 87,06 12,94 75,80 0,09 86,74 0,11 23,53 13,22 0,19 0,21 Табл ица 3 Изменение доли наплывной воды при различных температурах топлива По отношению к общему содержанию воды, отн. 4 По отношению к отстойной воде, отн.4 По отношению к Температура топлива, С топливу, мас. 3 Топливо ТС-1 22,2 11,1 Топливо РТ 22,2 12,2 Топливо Т-6 24,2 l3 3 0,56 0,28 28 5 12,0 0,56 0,31 29,0 14,0 32,0 l5 0 0,57 0,31 Оценка распределения воды в реактивных топливах 1774255 Таблица4 Влияние антиводокристаллизующей присадки "Жидкость И" на распределение воды в топливной системе (по данным РВТ, при 25 C) Распределение воды в топливе, Ф отстойнаплывная ная Отсутствует 0,10 0,30 Составитель я.Чертков Техред М.Моргентал Корректор З,салко Редактор Заказ 3923 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага ина 101 Содержание присадки в топливе ТС-1, мас. 3 86,49 13,5 91,0 8,4 94 О 5,5 растворенная и микроэмульсионная 0,110 0,600 0,500
