Подогрев топлив при очистке топлив

При очистке топлив от воды и механических примесей важную роль играет вязкость топлива, так как при сниже­нии вязкости растет эффективность очистки.

При отстаива­нии топливо подогревают непосредственно в отстойной цистерне с помощью парового змеевика, расположенного в нижней ее части. При сепарации и фильтрации вяз­кость топлива снижают в топливоподогревателях (паровых или электрических). Как правило, подогреватели входят в комплект поставки агрегатов (центробежных сепараторов и фильтрационных установок).

При расчете подогревателей топлив используют урав­нения теплового потока Q, Вт: теплового баланса

и теплопередачи

где G₁, G₂ — массовый расход соответственно топлива и греющей среды, кг/с;

C_p1, С_р2 — удельная теплоемкость соответственно топлива и греющей среды, кДж/(кг·°С);

t₁‘, t₁“ —температуры топлива соответственно на входе и вы­ходе из аппарата, °С;

t₂‘, t₂“ — температуры греющей среды соответственно на входе и выходе, °С;

k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

?t_ср — разность температур, °С;

F— поверхность теплообмена, м².

Сравнение подогревателей различного типа обычно выпол­няют в соответствии с методикой путем сопоставления их удельных и гидродинамических показателей.

При сопоставлении двух теплообменников возможны различные варианты. Так, если теплообменники сравнивают по тепловым по­казателям, то при одинаковом количестве переданной теплоты со­поставляют по удельным затратам энергии на прокачивание топли­ва через подогреватель; при одинаковых затратах мощности на прока­чивание сравнивают по коэффициенту теплопередачи. Аналогично сравнивают по массовым и габаритным показателям теплообменники.

Перед сепараторами тяжелое топливо подогревают паро­выми и электрическими подогревателями. В электрических подогревателях греющие элементы в виде проволочных спиралей заключены в металлические трубки, заполнен­ные песком, для обеспечения пожарной безопасности. На рис. 75 представлена схема отечественного электрического подогревателя мощностью 12,5 кВт и производительностью 500 л/ч. Топливо поступает по патрубку 5 и выходит по па­трубку 4. Внутри подогревателя расположено четыре нагре­вательных секции 2 с выводами 1. Подогреватель двуххо­довой. На выходе топлива предусмотрен плавкий предохра­нитель 3 для зашиты от перегревания. Температуру тяжелого топлива необходимо поддерживать с помощью автомати­ческих устройств, как и перед насосами высокого давления.

Основные характеристики (массовые и габаритные) по­догревателей типа ПТК и ПТС, выпускаемых отечественной промышленностью для систем топливоподготовки судов, двигатели которых работают на тяжелом топливе, приведе­ны в табл. 40. В обозначении паровых подогревателей топли­ва типа ПТК цифра указывает площадь нагревания, м².

Например, площадь нагревания подогревателя ПТК 5В со­ставляет 5 м².

Подогреватели топлива типа ПТК — поверхностные ко­жухотрубные теплообменники с U-образными трубами, вер­тикального (рис. 76, а) и горизонтального (рис. 76, б) ис­полнений. Они подогревают топливо до температуры 115°С. Аппараты этого типа стандартизованы. Тяжелое топливо в них движется в трубках. Такие подогреватели выпускает отечественная промышленность четырех модификаций с площадью поверхности нагрева 5, 10 и 20 м² (см. табл. 40). Максимально допустимое давление пара 3,5 МПа,

топлива — 4,0 МПа. Из отечественных паровых подогрева­телей на судах могут быть установлены также секционные подогреватели типа ПТС (рис. 76, в). Это подогреватели типа «труба в трубе» с U-образными трубками. Пар дви­жется внутри трубок малого диаметра, а тяжелое топли­во — в кольцевом оребренном пространстве. Подогревате­ли могут быть одно-, двух- и трехсекционного исполнений. Принципиально можно набрать любое требуемое количест­во секций. Максимально допустимые давления пара и топ­лива такие же, как и у подогревателя типа ПТК и соот­ветственно равны 3,5 и 4,0 МПа. В табл. 40 приведены также основные характеристики подогревателей топлива I1TC. В марке подогревателей цифра в числителе обознача­ет длину ребристых трубок одной секции, м, а в знамена­теле — число секций.

Например, ПТС 2/1 обозначает, что длина ребристых трубок одной секции 2 м, число секций — 1.

Соединения секций подогревателей топлива ПТС изго­товляют трех исполнений: I — штуцерное, II — фланцевое и III — штуцерно-фланцевое. Основные характеристики секций приведены в табл. 41. В обозначении марок секции арабская цифра соответствует длине ребристых трубок, м, а римская — исполнению соединения.

Например, секция C2-II обозначает, что длина трубок 2 м, а со­единение — фланцевое.

Подогреватели типа ПТС также стандартизованы.

На судах отечественной постройки, например в двух­топливной системе пр. 507Б, установлен электрический подогреватель типа ПМТЭ (рис. 76, г).

На судах зарубежной постройки применяют как элек­трические, так и паровые подогреватели.

Так, в системе топливоподготовки на ледоколах типа «Капитан ЧечКин», пр. 1105 для фильтрации тяжелого топлива в фильтра­ционной автоматизированной установке фирмы «Болл и Кирх» предусмотрен паровой подогреватель фирмы «Ве­ста». Схема подогревателя изображена на рис. 76, д. Пар входит по патрубку 1, проходит по трубам, расположен­ным внутри корпуса подогревателя 5, а через патрубок 8 выходит конденсат. Топливо входит по патрубку 7, идет в междутрубном пространстве и выходит через патрубок 4. Штриховой линией изображена перегородка 6. Для контроля параметров топлива после подогревателя на вы­ходе топлива установлены термометр 2 и манометр 3. Общие рекомендации по подогреву тяжелого топлива: обводненное топливо следует подогревать до темпера­туры ниже температуры кипения воды, так как возможно вспенивание топлива и выброс его из отстойной цистерны или из центробежного сепаратора. Подогревать топливо рекомендуется до температуры, которая на 15 °С ниже тем­пературы вспышки (согласно Правилам Речного Регистра РСФСР).

Например, если температура вспышки 90 °С, то нагревать топли­во можно не выше 75 °С;

поддерживать высокую температуру топлива целесо­образно по возможности только в период сепарации, ибо в цистернах при высокой температуре топливо интенсивно испаряется и его пары загрязняют воздух в машинном от­делении, что ухудшает условия труда;

подогревать тяжелое топливо (моторное ДТ или мазу­ты Ф5 и Ф12) острым паром не рекомендуется, так как обра­зуются очень стойкие водотопливные эмульсии, которые не разрушаются при отстаивании, сепарации или фильтрации. Большая стойкость эмульсий обусловлена изобилием эмульгаторов (стабилизаторов) эмульсий, присутствующих в топливах. Стабилизаторами являются асфальтены;

рекомендуемые температурные режимы при подготов­ке тяжелого топлива вязкостью 36 мм²/с при 50 °С: