Библиографическое описание:

Мокроусов А. С., Нефедкин М. В., Назаров С. В., Згоржельский А. В., Есин Е. Д. Изменение углеводородного состава автомобильного бензина в результате обработки электрическим полем // Молодой ученый. — 2012. — №2. — С. 33-35.


Разработан лабораторный стенд, который обеспечивает обработку дисперсионных сред топлива электрическим полем с заданными параметрами поля и тока, который позволяет исследовать изменения физико-химических свойств углеводородных топлив под воздействием электрического поля.

Ключевые слова: качество топлива, электрическое поле, кинематическая вязкость, углеводородные топлива, фракционный состав.


The laboratory stand which provides processing dispersive environments of fuel by an electric field with the set parameters of a field and a current which allows to investigate(research) changes of physical and chemical properties hydrocarbonic fuels under influence of an electric field Is developed.

Keywords: quality of fuel, an electric field, kinematic viscosity, hydrocarbonic fuel, fractional structure.


При хранении, транспортировании, перекачке и заправке техники в результате физических и химических процессов происходит изменение качества топлив. Интенсивность изменения качества зависит от физико–химических свойств топлив, а так же от условий их производства, транспортирования, хранения и применения [1, с. 117].

Для снижения интенсивности понижения качества топлив был разработан лабораторный стенд, который обеспечивает обработку дисперсионных сред топлива электрическим полем с заданными параметрами поля и тока. Он позволяет исследовать изменения физико-химических свойств углеводородных топлив (кинематическая вязкость, октановое и цетановые числа, фракционный и углеводородный состав, содержание фактических смол и др.) под воздействием электрического поля.

Стенд состоит из следующих основных элементов (рисунок 1): источник питания, формирователь прямоугольных импульсов, мультиметр, повышающий трансформатор с усилителем, блок обработки топлива электрическим полем, высоковольтный делитель напряжения, регистрирующее устройство (осциллограф).

Рис. 1 – Общий вид стенда для исследования изменения показателей качества углеводородных топлив под воздействием электрического поля


В качестве блоков электрической обработки топлива разработаны следующие устройства (рисунки 2, 3, 4):

Рис. 2 – Усовершенствованный вискозиметр Пинкевича (ВПЖ-4)


Для исследования изменения кинематической вязкости под воздействием электрического поля перед капилляром стандартного вискозиметра Пинкевича (ВПЖ 4) (рисунок 2) установлен катод, выполненный в виде медной втулки внутренним диаметром 8 мм, а внутрь вискозиметра установлен анод, в виде медного электрода диаметром 1,2 мм соединенные с усилителем проводами высокого напряжения.

Рис. 3 – Усовершенствованная делительная воронка


Для исследования изменения фракционного и углеводородного состава, содержания фактических смол под воздействием электрического поля, после крана стандартной делительной воронки (рисунок 3) установлен катод, выполненный в виде медной втулки внутренним диаметром 8 мм, а внутрь воронки установлен анод в виде медного электрода диаметром 1,2 мм соединенные с усилителем проводами высокого напряжения [2, с. 488].

Для исследования изменения октанового и цетанового чисел топлив под воздействием электрического поля блок электрической обработки топлива устанавливается во впускном топливопроводе перед цилиндром стедов УИТ – 85 и ИДТ – 69.

Генератор прямоугольных импульсов формирует прямоугольные импульсы с постоянным периодом подаваемые на счетчик числа импульсов периода, например двоично-десятичный счетчик, выходы счетчика подключены к устройство совпадения кодов периода импульсов, при совпадении выходного кода счетчика с заданным в регистре, формируется импульс, подаваемый на вход триггера включенного в счетном режиме, на выходе которого формируются импульсы с длительностью заданного периода импульсов [3, с. 347].

Рис. 4 – Высоковольтный делитель напряжения


Импульсное высоковольтное напряжение до (30кВ) подается на вход резистора верхнего плеча высоковольтного делителя напряжения и вход вспомогательного высоковольтного делителя напряжения, отводы от которого соединены с эквипотенциальными экранами, экранирующими резистор верхнего плеча высоковольтного делителя напряжения и уменьшающими влияние паразитных емкостей. Выходное напряжение снимается с резистора и конденсатора и усиливается усилителем.

Повышающий трансформатор с усилителем предназначен для усиления заданных параметров электрического поля. Он состоит из катушки зажигания и коммутатора.

В качестве объекта исследования выбран бензин марки Регуляр-92 по ГОСТ Р 51105. Исследования проводили методом ИК-спектрометрии ASTM D 5845 - ASTM D 6277 - EN 238.


Таблица 1

Изменение углеводородного состава автомобильного бензина Регуляр 92 в результате обработки электрическим полем

Наименование

углеводородов

Массовая доля углеводородов, в %

до

обработки

после обработки

E= 30 кВ

=460 Гц

E= 40 кВ

=670 Гц

E= 35 кВ

=1000 Гц

Бензол, С6Н6

0.71

0.70

0.72

0.69

Толуол, С7Н8

7.60

7.80

8.50

8.20

Мета-ксилен, С8Н10

5.00

5.50

6.10

5.60

Орто- ксилен, С8Н10

1.60

1.60

2.10

1.80

Пара-ксилен, С8Н10

2.30

2.50

2.60

2.60

Пропилбензол, С9Н12

2.20

3.80

5.10

3.50

2, этилтолуол; С7Н12

2.30

2.60

2.70

2.20

3, этилтолуол; С7Н12

4.40

3.40

3.70

3.80

4, этилтолуол; С7Н12

1.50

1.80

2.30

1.70

Мецитилен, С9Н12

1.20

1.40

1.60

1.30

Псевдокумол, С9Н12

3.80

4.20

4.40

4.20

Изодурол, С9Н12

1.50

1.80

2.20

1.70

Нафталин, С10Н8

0.20

0.30

0.20

Ароматические у/в

30.30

33.20

37.60

33.40

Предельные у/в

11.00

11.20

9.40

10.70


Наблюдали увеличение содержания ароматических углеводородов в автомобильном бензине марки Регуляр 92 на 7,6 % при частоте 460 Гц, напряжении 40 В, с одновременным уменьшением непредельных углеводородов на 0,6 % и предельных – на 5,7 %.

При анализе ИК-спектров необработанного автомобильного бензина марки Регуляр 92 и обработанного электрическим полем с частотами 460, 670 и 1000 Гц и напряжением 30, 35 и 40 кВ выявлены отличия, заключающиеся в том, что под действием электрического поля алифатические эфиры вступают во взаимодействие с метилированными производными бензола в результате чего, образуются различные замещенные производные бензола и эфирные соединения ароматического типа, а так же ненасыщенные спирты. Кроме того, происходит снижение концентрации циклических углеводородов типа алкилциклобутана и рост концентрации - алкилциклопропана.

Наиболее интенсивно этот процесс наблюдается в пробе после обработки электрическим полем 670 Гц и напряжением 40 кВ.

Стенд для исследования изменения показателей качества углеводородных топлив под воздействием электрического поля работает следующим образом: формирователь прямоугольных импульсов формирует прямоугольные импульсы с регулируемым периодом и длительностью, подаваемые через усилитель на первичную обмотку повышающего трансформатора. С вторичной обмотки сигнал по проводам высокого напряжения поступает на катод и анод блока электрической обработки топлив. Контроль характеристик электрического поля производится при помощи высоковольтного делителя напряжения, выход которого подключен к региструющему устройству (осциллографу или ПЭВМ).

Таким образом, стенд позволяет исследовать изменения физико-химических свойств углеводородных топлив (кинематическая вязкость, октановое и цетановые числа, фракционный и углеводородный состав, содержание фактических смол и др.) под воздействием электрического поля.


Литература:

  1. Логинов Н.В., Галкин В.Б. и др. Химмотология нефтепродуктов и технических жидкостей. Учебное пособие. /Под ред. А.Н. Литвиненко. – Ульяновск: УВВТУ, 2006.

  2. Сафонов А.С., Ушаков А.И., Гришин В.В. Химмотология горюче - смазочных материалов. НПИКЦ, 2007.- 488 с.

  3. Файзуллин Р.Р., Волков Н.В., Логинов Н.В. и др. Химмотология горючего. Учебное пособие. /Под ред. А.Н. Литвиненко. – Ульяновск: УФВАТТ, 2004.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle