WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 22 |

Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

-- [ Страница 15 ] --

Теплота сгорания низшая в пересчете: на сухое топливо, По ГОСТ 21261- Дж/кг (ккал/кг) Размер (мкм) и распределение капель водной фазы По п. 4.1 настоящих РД (дисперсность) 4.1.1. Методика отбора проб топлива для определения его качества и требования безопасности В случае рассмотрения основных свойств котельных композитных биотоплив следует отметить, что одной из основных характеристик горения – является степень дисперсности получаемых топливных суспензий. Этот параметр отражен в РД «Методы определения качества водомазутных эмульсий, используемых в виде жидкого котельного топлива», разработанным коллективом ВТИ распространяющийся на водомазутные эмульсии (ВМЭ), предназначенные для сжигания в топках газомазутных котлов (взамен мазута или газа), устанавливают методы определения их качества. Сходство методики оценки дисперсности получаемой топливной композиции под микроскопом позволяет использовать данный метод [60].

Отбор проб проводился в соответствии с требованиями ГОСТ 2517. Для контрольной пробы отбиралось 1,5 дм3 котельного биотоплива.

Определение размера и распределения капель водной фазы используются следующие аппаратура, приборы и реактивы:

Микроскоп МБС (или иного типа, обеспечивающий 50 - 200-кратное увеличение и имеющий окулярный микрометр);

Шкаф сушильный ШС-3 с терморегулятором, обеспечивающим температуру нагрева от 0 до 200 °С;

Палочки стеклянные диаметром 5 ± 0,1 мм, длиной l = 20 см;

Стекла покровные длиной и шириной 18 мм;

Стекла предметные длиной l = 75 мм, высотой h = 25 мм, толщиной d = 2 мм;

Стакан химический вместимостью 100 см3 ( ГОСТ25336);

Бензин авиационный Б-70 ( ГОСТ 1012).

Приготовление препарата для микроскопирования. Пробу композитного биотоплива объемом 100 см3 отобранной из контрольной пробы после ее тщательного перемешивания, выливают в стакан, который затем помещают в сушильный шкаф, нагретый до 50 ± 0,5 ° С, где выдерживают в течение 15мин.

После этого содержимое стакана тщательно перемешивают стеклянной палочкой и отбирают пробу суспензии для микроскопирования. Из пробы отбирают не менее 10капель. Каплю биотопливной суспензии наносят на предметное стекло и осторожно накрывают покрывным стеклом. Оба стекла предварительно промывают, бензином марки Б70 до получения нейтральной реакции на универсальной индикаторной бумаге.

Микроскопический анализ. Предметное стекло с препаратом помещают под объектив микроскопа и начинают подсчет капель дисперсной фазы.

Для определения истинного размера объекта подсчитывалось количество делений окулярной шкалы, накладываемых на измеряемый участок, и это количество умножалось на число, указанное в переводной таблице, соответствующее тому увеличению, при котором производится измерение.

Микрометрическая шкала разбивает поле зрения на 100 квадратов со стороной в 5 делений. Так как обычно мелких капель бывает больше, чем крупных, то целесообразно считать крупные капли во всем поле зрения (в квадратах), а мелкие - только в определенной части поля зрения. Так, например, капли воды диаметром меньше 1деления можно считать в 10 центральных квадратах со стороной в 5 делений, т.е.10/100 поля зрения, затем капли от 2 до делений (диаметром меньше 3 делений) считают в 20 центральных квадратах, т.е.

20/100 поля зрения. Общее число мелких капель во всем поле зрения определяется пересчетом на все 100 квадратов (умножая найденное число соответственно на 100/10 или 100/20 и т.д.). Каплю считают в том квадрате, где находится ее центр. Если центр капли воды выходит за пределы сетки, ее вообще не считают. Результаты измерений заносят в таблицу 2 (1 поле), в которой подсчитанное количество капель записывают на строчке, соответствующей числу целых делений сетки, укладывающихся в диаметре капли.

После того, как подсчет капель в данном поле зрения закончен, произвольным поворотом микрометрических винтов тубуса перемещают препарат, не глядя в окуляр, и подсчитывают капли в новом поле зрения.

Результаты подсчета также записывают в таблицу 2 (2 поле, 3, 4... и т.д.). Чтобы получить достоверный результат анализа, в каждом поле зрения должно быть не менее 20 - 30 капель, а общее число капель - не менее 100.

Экспериментальные данные (см. таблица 2) подвергают математической обработке и строят по ее результатам интегральную и дифференциальную кривые распределения. Дифференциальную кривую распределения строят в тех случаях, когда необходимо получить более наглядное представление о дисперсности дисерсной фазы, а также вычислить эквивалентный радиус капель, соответствующий максимальному количеству капель определенного размера в данной дисперсной системе (r макс ). Эквивалентный радиус капель входит в расчет поверхности капель в суспензии [56,60].

Расчет функции распределения числа капель по размерам. Прежде всего рассчитывают радиус капель воды каждой фракции, пользуясь ценой деления шкалы микрометрической сетки. Средний радиус капли воды r (мкм) во фракции определяют по формуле где x- цена деления шкалы микрометрической сетки при данном увеличении, мкм;

n- число делении шкалы, в которое укладывается капля.

Затем подсчитывают процентное содержание капель каждой фракции Q по отношению к их общему количеству по формуле где N - количество капель данной фракции;

N- суммарное число капель.

Результаты вычислений записывают в таблице.

Создание композитных топлив, в которых нефтяная составляющая играет роль основного энергетического компонента, а введение других составляющих, в том числе и отходов сельскохозяйственного производства, способствует с одной стороны экономии нефтепродукта, а с другой стороны решает задачу их утилизации, является важной технико-экономической проблемой. Важнейшей составляющей таких топлив является эмульсия нефтепродукт-вода. Если вода образует в водомазутной смеси (ВМС) крупные капли, которые способны агломерироваться в крупные агрегаты, стабилизированные поверхностноактивными веществами, содержащимися в мазуте in situ, то вполне вероятен и недожёг мазута и даже срыв факела. Размер капель играет важную роль в процессах расслоения ВМС. Очевидно, что процесс коалесценции капель является начальной стадией расслоения. Скорость коалесценции капель зависит и от их первоначального размера. Наиболее объективным параметром, который может характеризовать количественно дисперсность воды в ВМС является функция плотности распределения число капель-размер капли [56,61,235].



4.2. Статистическое моделирование функции распределения капль воды в мазуте по размеру Статистическое моделирование функции распределения капль воды в мазуте по размеру. Работа по статистическому моделированию функция плотности (дисперсионная фаза). Диспергирование ВМС производилось с помощью гидродинамического кавитатора конструкции Борткевича [1], эффективно использующихся для приготовления водомазутных топлив [2] на первом этапе и роторно-пульсационном аппарате (РПА) конструкции ООО «Техносервис», (с конструктивными изменениями автора патента РФ № 108719 ) на втором этапе, исследований ВМЭ с включениями биокомпанентов, Конструкции данных аппаратов эффективно используются для приготовления водомазутных топлив [2] Содержание воды в ходе экспериментов составляло 20%. Распределение капель по размерам экспериментально определялось из обработки изображений ВМС, полученных на оптическом микроскопе МБС-12.

Для каждой серии расчётов обрабатывалось более 425 капель. Результаты группировались по интервалам размеров. Число интервалов, согласно общепринятым рекомендациям [4] рассчитывалось как где Nинт – число интервалов, на которые разбивается отрезок между максимальным и минимальным значениями диаметров капель, Nк –общее число капель с измеренным диаметром [60,242,235].

В качестве числового значения Nинт принималось ближайшее целое к рассчитанному по формуле (38).

Построенная таким образом гистограмма для серии из 435 капель представлена на рис. 36.

исследованных образцов эмульсий. В математической статистике известно достаточно большое количество несимметричных распределений, наиболее часто используются для описания дисперсных систем следующие [242]:

Логарифмически - нормальное [3] где (х) - функция плотности распределения, х-текущее значение размера (диаметра) капли, - дисперсия, m - математическое ожидание.

Релея [4] где a, b параметры распределения.

Розина-Раммлера [5],[6] В качестве теоретического многомерного распределения в настоящей работе была сделана также попытка использовать двумерное нормальное распределение [7]:

Для выбранного теоретического распределения подбирались параметры, минимизирующие сумму квадратов отклонений экспериментально определённых значений частот и соответствующих вероятностей, определённых по выбранному распределения экспериментальному проводилось по критерию согласия Пирсона [8]. Как показали расчёты, проведённые при выполнении настоящей работы, ни распределения. Для получения адекватного описания экспериментальных данных были использованы суммы различных комбинаций из пар приведённых выше функций плотности распределений. Наилучшие результаты получены, если плотность распределения искать в виде суммы, в которой для первого максимума использовано нормальное распределении, а для второго логарифмически нормальное [235,242].

Весовые коэффициенты k1, k2 определялись как:

где Rmin - минимальное значение диаметра капли, Rmax-максимальное значение диаметра капли 4.3 Экспресс-метод оценки качества биотоплива с помощью оптической спектроскопии.

Экспериментальная оценка метода инфракрасной спектроскопии (ИКспектроскопии) позволит оценивать качество биотоплива в технологических процессах её производства и реализации. Она даст возможность оперативно получать количественный состав её компонентов [3,13,26,38,46].

испытательные лаборатории биотоплива, а также передвижные лаборатории, узко ориентированные на анализ конкретных видов биотоплив и не позволяющие провести полный анализ качественных параметров. Перечень выполняемых лабораториями химических анализов достаточно ограничен, часто вместо количественной оценки приходится довольствоваться только качественным составом.

Методы аналитической химии не могут быть использованы для создания экспресс-метода оценки качества в связи с отсутствием уникальности и длительными экспериментами. Наиболее подходящими для этого являются методы оптической спектроскопии. Их отличает простота, надежность, относительная дешевизна оборудования, небольшие его габариты, отсутствие универсальность методов [3,13,26].

Кроме того задача создания системы оценки качества уже проводилась для традиционных видов топлив и была решена методами оптической спектроскопии.

В данной работе осуществляется оценка применения экспресс-метода оценки качества биотоплива с помощью оптической спектроскопии. В спектроскопических методах измеряют зависимость интенсивности излучения, прошедшего через вещество или рассеянное веществом, от частоты (или длины волны). На первом этапе решалась задача – создания базы спектров-эталонов биотоплив с помощью спектрометра. Затем с помощью математического анализа теоретически расчитаны и построены зависимости количества вещества от интенсивности.

В ходе работы в Институте уникального приборостроения, Институте нефтеорганического синтеза им. Топчиева были получены и интерпретированы ИК-спектры: воздуха, воды, гидротоплив и композитных биотопливных смесей:

1) Воздух 2) Вода 3) Смесь мазута с водой (10% мазута, время УЗ воздействия 1 м.

4) Смесь мазута с водой (20% мазута, время УЗ воздействия 2 м 22 с) 5) Смесь мазута с водой (30% мазута, время УЗ воздействия 1 м.) 6) Использованы литературные материалы по смешению дизельного топлива с водой 7) Смесь дизельного топлива с водой (10%, 25%, 30%, 50%), время УЗ воздействия 1 м.



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 22 |
 





 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.