книги из ГПНТБ / Рыбаков, К. В. Фильтрация авиационных топлив

Т а б л и ц а 55 Характеристика фильтрационных сеток (ГОСТ 3187—65 и ТУ 1—62)

где I — длина участка, на котором расположены последовательно отсчитываемые в соответствующем направлении ячейки, мм; п — число ячеек, мм; d — диаметр проволоки, мм.

Для сеток саржевого плетения зазор в миллиметрах между ни­ тями утка определяется по формулам:

92

И]

где ті\—число нитей, приходящихся на 1 дм, шт.; d— диаметр проволоки утка, мм.

Сетки квадратного плетения характеризуются также коэффи­ циентом живого сечения:

93

12 мкм (№ 100/170 и 130/900), однако практического значения эти сетки пока не имеют из-за необходимости для их изготовления уни­ кального оборудования и инструмента.

В Л И Я Н И Е Г А З О В И В О Д Ы , С О Д Е Р Ж А Щ И Х С Я В Т О П Л И В Е , Н А С В О Й С Т В А Ф И Л Ь Т Р А Ц И О Н Н Ы Х М А Т Е Р И А Л О В

Фильтры грубой и тонкой очистки удаляют из топлива, помимо • загрязнений, также газы в виде пузырьков и воду в виде глобул, которые в значительной степени влияют на их работоспособность.

Газовые пузырьки появляются в топливе при его заправке в баки самолетов, при прокачке по топливной системе, а также в капиллярах фильтров в местах их сужения и осаждаются в порах, снижая их пропускную способность. Газовые пузырьки образуются также в порах сухих фильтров при смачивании их топливом в на­ чальный момент работы. Поэтому в процессе фильтрации через различные фильтрационные материалы гидравлическое сопротив­ ление этих материалов возрастает. После прекращения фильтра­ ции и возобновления ее через некоторое время гидравлическое со­ противление оказывается близким к исходному и по мере фильт­ рации опять увеличивается.

Такое невоспроизводимое и неравномерное протекание процес­ са фильтрации различных жидкостей через фильтры называют «фильтрационным эффектом» [79]. Явление фильтрационного эф­ фекта малоизвестно и малоизучено, вероятно, потому, что боль­ шинство работ посвящено исследованию фильтрации жидкостей, содержащих загрязнитель, на счет которого полностью относится наблюдаемая закупорка фильтрующей перегородки. По поводу природы фильтрационного эффекта были высказаны различные мнения [80]: этот эффект имеет одинаковую природу с «облитера­ цией» (заращиванием), наблюдаемой при течении жидкости через узкие щели. Последнее явление описывается в работах по гидро­ приводам, топливной аппаратуре и регуляторам [81, 82]. Другие авторы причиной фильтрационного эффекта считают адсорбцию поверхностью поровых молекул поверхностно-активных соедине­ ний, содержащихся в фильтруемой жидкости. Кстати, так же объ­ ясняется явление облитерации. Однако почему существование та­ кого адсорбированного слоя полярных молекул обусловлено дви­ жением жидкости, иначе говоря, почему этот слой исчезает при прекращении движения жидкости, остается неясным.

По мнению некоторых авторов [79], явление, подобное фильтра­ ционному эффекту, имеет электрическую природу.

Л. А. Емельянов [80] исследовал фильтрационный эффект и по­ лучил подтверждение роли газов при фильтрации топлива. При фильтрации топлива, ненасыщенного газами, фильтрационный эф­ фект практически отсутствовал, а при фильтрации топлива, обога­ щенного газами, гидравлическое сопротивление перегородки воз­ росло наполовину исходного сопротивления.

94

происходит быстрое увеличение перепада давления вследствие за­ бивки пор нетканого материала не только частицами загрязнений, но и микропузырьками газов. Газовые пузырьки в результате испа­ ряемости жидкости в момент или после образования превращаются в парогазовые. По этой причине, а также потому, что они служат центрами газовыделения, пузырьки увеличиваются в объеме и либо выносятся жидкостью из поровых каналов, либо закупоривают их. После прекращения фильтрации в поровых каналах выравниваются давление и температура, поэтому образование пузырьков прекра­ щается, а оставшиеся пузырьки частично или полностью растворя­ ются в топливе или всплывают. Поэтому после временного прекра­ щения фильтрации проницаемость материала увеличивается, а иногда наблюдается полная воспроизводимость процесса, т. е. самоочнстка фильтра.

Таким образом, при фильтрации аэрированного топлива проис­ ходит непрерывный процесс образования и осаждения микропу­ зырьков газов на поверхности и в порах фильтрационного матери­ ала, их продавливание через поры, а также их слияние, отрыв и всплытие. Поэтому если топливо значительно аэрировано, то пере­ пад давления на фильтрационном материале возрастает быстро, а если незначительно, то процесс роста перепада давления стаби­ лизируется [46].

На рис. 21 показана также зависимость перепада давления для металлокерамических фильтрационных элементов из малоуглеро­ дистой стали с гранулами размером 50 и 100 мкм от количества профильтрованного топлива, содержащего загрязнения и микропу­ зырьки газов. Работоспособность металлокерамических фильтров на загрязненном и аэрированном топливе зависит от размера пор.

вие слияния и всплытия пузырьков перепад давления частично вос­

держивает больше микропузырьков газов и для него более опасна аэрация топлива. Из рис. 21 следует, что противоточная промывка металлокерамических фильтрационных элементов чистым топли­ вом обеспечивает практически полное удаление из его пор загряз­ нений и микропузырьков газов, т. е. восстановление элемента. Ре­ сурс работы при уменьшении размера пор металлокерамического элемента вдвое при работе на аэрированном топливе уменьшается примерно в 3 раза.

Существенное влияние на работоспособность фильтров оказы­ вает также вода, находящаяся в топливе в виде микрокапель (гло­ бул). Все фильтрационные материалы в какой-то степени облада­ ют или гидрофобными, или гидрофильными свойствами, поэтому

96

б,

микрокапли воды, осаждаясь в порах, либо обволакивают их, либо задерживаются в виде глобул сферической формы.

В обоих случаях вода забивает поры фильтрационного мате­ риала, снижая его проницаемость.

На рис. 22 показаны гидравлические характеристики фильтра­ ционных материалов с гидрофильными свойствами при работе на чистом топливе и топливе, содержащем эмульсионную воду. Нали­ чие в топливе эмульсионной воды оказывает исключительное влия­ ние на проницаемость фильтрационных материалов с гидрофиль­ ными свойствами. Даже в процессе снятия гидравлических харак­ теристик эмульсионная вода забивает поры этих материалов, сни­ жая их проницаемость.

На рис. 23 показаны гидравлические характеристики фильтра­ ционных материалов с гидрофобными свойствами при работе на топливе, содержащем эмульсионную воду. Из данных рис. 23 сле­ дует, что наличие в топливе эмульсионной воды не оказывает су­ щественного влияния на проницаемость металлической сетки, обла­ дающей незначительными гидрофобными свойствами, в то время как проницаемость материалов, обладающих значительными гид­

проницаемость фильтрационных материалов оказывает количество эмульсионной воды, содержащейся в топливе.

Таким образом, фильтрационные материалы, задерживая в по­ рах и на поверхности микрокапли воды, снижают ее содержание в топливе и поэтому могут быть использованы для очистки топлив от эмульсионной воды.

В табл. 56 показана эффективность очистки топлива от эмуль­ сионной воды при помощи фильтрационных материалов. Из табли­

В связи с тем что в топливе, помимо загрязнении, постоянно содержатся газы и вода, стационарные фильтры грубой и тонкой очистки должны быть многоступенчатыми, т. е. в первой ступени из топлива должен з'даляться газ, во второй — вода, в третьей —• ми­ крозагрязнения. Размер пор в ступенях должен постепенно умень­ шаться, и на третьей ступени фильтры тонкой очистки должны обе­ спечивать удаление из топлива загрязнений необходимых размеров.

О Ч И С Т К А Т О П Л И В ОТ В О Д Ы П Р И П О М О Щ И В О Л О К Н И С Т Ы Х М А Т Е Р И А Л О В

Более эффективно, чем ткани и бумаги, очищают авиационные топлива от воды смески гидрофильных и гидрофобных волокон, на­ пример хлопка, капрона, стеклянные и другие [6, 83].

На рис. 24—26 показано влияние тонины волокон, а также по­ ристости и толщины смески на эффективность очистки топлива ТС-1 от воды при перепаде давления 100 мм рт. ст. Из рис. 24 сле-

98

в табл. 57.

Из табл. 57 следует, что наибольшей вымываемостыо волокон обладает нетканый материал Красногородской фабрики, у кото­ рого количество вымытых волокон с 1 см2 составляет 175 штісм2, а весовое содержание их достигает 0,446 мг/см2. Большую склон­ ность к вымываемости имеют также фетр и некоторые хлопчатобу-

100

Т а б л и ц а 58 Вымываемость волокон из ткани фильтросванбой с защитным слоем

мажные ткани. Это, по-видимому, объясняется тем, что структура этих материалов представляет собой пористую перегородку из бес­ порядочно расположенных и недостаточно прочно соединенных между собой волокон.

Хлопчатобумажные ткани (фильтробельтинг, плащ-палатка, фильтродиагональ и фильтросванбой) с точки зрения вымываемости волокон являются тоже малостойкими фильтрационными ма­

ведены испытания продолжительностью 30 и 60 мин двухслойных фильтрационных элементов из фильтросваибоя с капроном, нату­ ральным шелком и пленкой из полипропилена. Результаты испы­ таний представлены в табл. 58, из которой следует, что использо­ вание в качестве защитного слоя синтетических тканей снижает количество вымытых волокон в топливе почти в 2—3 раза в первые 30 мин и в 5—10 раз после 60 мин .работы по сравнению с фильт-

Течение топлива, не содержащего загрязнений, через фильтра­ ционную перегородку характеризуется зависимостью расхода топ­ лива от потери давления [84]: