XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Разработка методов восстановления эксплуатационных свойств отработанного машинного масла
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Одним из важных условий повышения экономической эффективности производства является решение вопроса использования вторичного сырья, в том числе и моторных отработанных масел. Отработанные моторные масла, являются ценным вторичным продуктом, поскольку основные потребительские показатели этого продукта, утрачены не полностью, и могут быть восстановлены. Очистка отработанного моторного масла, определёнными методами, может позволить его последующее использование. Отработанное масло можно и, главное, экономически выгодно использовать вторично. Сфера повторного применения отработанного масла весьма обширна, но особенно перспективна в низко- и среднефорсированных двигательных установках, а также в гидравлических системах, широко применяемых в технике. Немаловажную роль при этом играет улучшение экологической обстановки и финансовая составляющая в каждом регионе, и в целом по стране. В настоящее время, вторичной переработке, в том числе и очистке, подвергаются всего лишь 14-16% использованного продукта. В целом это составляет порядка 3,0-3,5% от общей доли потребляемого объема нефтепродуктов. Всё остальное моторное масло, как правило, утилизируется всеми доступными методами (используется как топливо, уходит на полную переработку, с разложением составляющих компонентов, и самое опасное, с экологической точки зрения, просто выбрасывается в окружающую среду). При этом, в странах Западной Европы собирают и повторно используют очищенное масло уже более 55% от первоначального потребления. Причем во многих странах поддержка повторного использования отработанных нефтепродуктов осуществляется на законодательном уровне. Предполагается в перспективе, что очистка отработанных масел позволяет получать более 80% продукта пригодного для повторного использования. Современные схемы регенерации отработанных моторных масел, применяемые в развитых странах, включают физические и физико-химические процессы - коагуляцию, очистку серной кислоты и адсорбционную очистку синтетическими или природными сорбентами. Технологии многоступенчатые и достаточно времязатратные. Развитие сонохимических технологий (ультразвуковое диспергирование) открывает новые широкие возможности в области очистки горюче – смазочных материалов. Применение подобных технологий и внедрение их в практику очистки нефтепродуктов представляется наиболее перспективным и актуальным направлением. В результате возникла гипотеза возможности применения ультразвукового диспергирования с последующей фильтрацией для регенерации отработанных горюче – смазочных материалов с последующим использованием их по прямому назначению. Предметом исследования, в данной работе являются: методы восстановления свойств отработанного машинного масла. Объектом исследования является: потерявшее свои эксплуатационные характеристики в процессе работы, моторное масло.
Целью данной работы является технологическое решение регенерации отработанных масел ультразвуковым диспергированием и комплексной фильтрацией, с целью восстановления их первоначальных свойств. Цель работы предполагала решение следующих задач:
- изучение доступных литературных и интернет – источников по вопросам возможной регенерации отработанных горюче – смазочных материалов;
- изучение доступных литературных и интернет – источников по вопросам использования сонохимических технологий как методов очистки от нежелательных компонентов определённых физико-химических систем;
- реализация аппаратной части экспериментальной базы для проведения исследований по регенерации отработанных масел ультразвуковым диспергированием и комплексной фильтрацией;
- проведение экспериментальных исследований по регенерации отработанных масел ультразвуковым диспергированием и комплексной фильтрацией;
- анализ полученных результатов исследований и приборный контроль полученного продукта, а также вывод о возможном использовании технологии в промышленных масштабах.
Моторные масла
Масла, применяемые главным образом для охлаждения и снижения трения между движущимися деталями любых двигателей внутреннего сгорания, и иных механизмов, осу4ществляющих двигательные процессы, называются моторными маслами. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок. В качестве базовых масел обычно используют дистилляты и остаточные компоненты различной вязкости (углеводороды), их смеси, углеводородные компоненты полученные гидрокрекингом и гидроизомеризацией, а также синтетические продукты (высокомолекулярные углеводороды, полиальфаолефины, сложные эфиры и другие). Основными свойствами моторных масел являются: вязкость; коксуемость; зольность; содержание механических примесей, возникающих в процессе эксплуатации; содержание адсорбированной воды; щелочное число и моющие/очищающие свойства масла; температуры вспышки и застывания.
Процессы, возникающие при эксплуатации горюче – смазочных материалов [1-4]
В процессе эксплуатации любого поршневого двигателя с использованием системы смазки масло неизбежно подвергается определённым изменениям. В масло, при эксплуатации, могут попадать механические примеси от износа двигателя, адсорбируемая вода, в нём накапливаются различные химические соединения (растворимые и нерастворимые продукты окисления), образующиеся как в самом масле, так и при сгорании топлива в камерах сгорания. Чем выше степень форсированности двигателя (степень сжатия поршня в камере сгорания, частота поршневых циклов), тем быстрее происходят процессы окисления масла и его качественные изменения. Помимо этого, происходят также физико-химические изменения вводимых в масло присадок (моющих, противозадирных, адгезионных). Эксплуатационное старение (загрязнение) масла является первопричиной образования отложений в виде лаков и нагаров на деталях двигателя в масляных магистралях, что снижает надёжность, и долговечность работы самого механизма. При низкотемпературном режиме работы двигателя ухудшается процесс сгорания топлива. Неполное сгорание топлива способствует повышенному поступлению в масляный картер двигателя частично окисленных продуктов сгорания, в том числе и водяных паров, что приводит к интенсивному образованию мазеобразных и шламовых низкотемпературных отложений. Изменения свойств масла можно фактически разделить на две группы — количественные и качественные. К количественным изменениям масла следует отнести испарение легких фракций, содержащихся в масле и уменьшение количественных показателей масла за счет сгорания. Качественные изменения связаны с химическими превращениями компонентов масла, образованием продуктов окисления и окислительной полимеризации его молекул, а также загрязнением масла продуктами сгорания топлива и масла, попаданием пыли (Приложение лист I, рис. 1 – 2). Высокие температуры в камере сгорания и контакт с кислородом воздуха являются основной причиной окислительной полимеризации углеводородов. Важным фактором ухудшения показателей масла является накопление в нем продуктов износа двигателя. Содержащаяся в топливе, в виде органических соединений сера, способствует ухудшению свойств моторного масла. Важным фактором является изменение, в результате эксплуатации, вязкости масла (Приложение лист I – II, таблица 1 – 2, рис. 3 – 5). На вязкость масла в процессе его работы влияют три фактора:
- образование продуктов окислительной полимеризации. Эти продукты, обладая высокой вязкостью, при накоплении в масле увеличивают и его вязкость;
- попадание в масло топливных фракций (несгоревшее топливо), которые понижают его вязкость;
- механическая деструкция загустителя (например - полиизобутилена) под действием высоких механических нагрузок в узлах трения. Молекулы загустителя разрушаются, вязкость его уменьшается, и, как следствие уменьшается вязкость масла.
При определении изменения показателей качества работающего масла обычно отбирают его пробу в количестве 200—250 мл. В лабораторных условиях по стандартизованным методам определяют вязкость масла, содержание топливных фракций, воды, горючих (органических) и негорючих примесей, водорастворимых кислот и щелочей, коксуемость и температуру вспышки. При более тщательных исследованиях определяют количество продуктов износа. Типичное суммарное содержание негорючих примесей в работавшем масле, по литературным данным многочисленных анализов, находится в пределах 1—4 % массы масла.
Существующие методы восстановления моторного масла [5-10]
Масла, содержащие загрязняющие примеси, неспособны удовлетворять предъявляемым к ним требованиям и должны быть заменены свежими маслами. Отработанные масла собирают и подвергают регенерации с целью сохранения ценного сырья, что является экономически выгодным. Переработать отработанные моторные масла совместно с нефтью на НПЗ нельзя, поскольку присадки, содержащиеся в маслах, нарушают работу нефтеперерабатывающего оборудования. В зависимости от процесса восстановления получают фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические, СОЖ, пластичные смазки). Для восстановления отработанных масел применяются разнообразные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах и заключаются в обработке масла с целью удаления из него продуктов старения и загрязнения. Физические методы позволяют удалять из масел твердые частицы загрязнений, микрокапли воды и частично — смолистые и коксообразные вещества, а с помощью выпаривания — легкокипящие примеси. Масла обрабатываются в силовом поле с использованием гравитационных, центробежных и реже электрических, магнитных и вибрационных сил, а также фильтрованием, водной промывкой, выпариванием и вакуумной дистилляцией. К физическим методам очистки отработанных масел относятся также, различные массо-/теплообменные процессы, которые применяются для удаления из масла продуктов окисления углеводородов, воды и легкокипящих фракций. Отстаивание является наиболее простым методом, он основан на процессе естественного осаждения механических частиц и воды под действием гравитационных сил. В зависимости от степени загрязнения топлива или масла и времени, отведенного на очистку, отстаивание применяется либо как самостоятельно, либо как предварительный метод, предшествующий фильтрации или центробежной очистке. Фильтрация — процесс удаления частиц механических примесей и смолистых соединений путем пропускания масла через сетчатые или пористые перегородки фильтров. В качестве фильтрационных материалов используют металлические и пластмассовые сетки, войлок, ткани, бумагу, композиционные материалы и керамику. Центробежная очистка осуществляется с помощью центрифуг и является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом удаления механических примесей и воды. Этот метод основан на разделении различных фракций неоднородных смесей под действием центробежной силы. Применение центрифуг обеспечивает очистку масел от механических примесей до 0,005 % по массе, что соответствует 13 классу чистоты по ГОСТ 17216–71 и обезвоживание до 0,6 % по массе. Помимо физических методов очистки, в настоящее время, широкое применение нашли физико-химические методы. К этим методам относятся: коагуляция; адсорбция и селективное растворение содержащихся в масле загрязнений; разновидностью адсорбционной очистки является ионно-обменная очистка. Коагуляция - укрупнение частиц загрязнений, находящихся в масле в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, осуществляется с помощью специальных веществ — коагулятов, к которым относятся электролиты неорганического и органического происхождения, поверхностно активные вещества (ПАВ), не обладающие электролитическими свойствами, коллоидные растворы ПАВ и гидрофильные высокомолекулярные соединения. Адсорбционная очистка отработанных масел заключается в использовании способности веществ, служащих адсорбентами, удерживать загрязняющие масло продукты на наружной поверхности гранул и на внутренней поверхности пронизывающих гранулы капилляров. Ионно-обменная очистка основана на способности ионитов (ионно-обменных смол) задерживать загрязнения, диссоциирующие в растворенном состоянии на ионы. Ионно-обменная очистка позволяет удалять из масла кислотные загрязнения, но не обеспечивает задержки смолистых веществ. Селективная очистка отработанных масел основана на избирательном растворении отдельных веществ, загрязняющих масло: кислородных, сернистых и азотных соединений, а также при необходимости полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, ухудшающих вязкостно-температурные свойства масел. К химическим методам очистки относятся кислотная и щелочная очистки, окисление кислородом, гидрогенизация, а также осушка и очистка от загрязнений с помощью окислов, карбидов и гидридов металлов. По числу установок и объему перерабатываемого сырья на первом месте в мире находятся процессы с применением серной кислоты. В результате сернокислотной очистки образуется большое количество кислого гудрона — трудно утилизируемого и экологически опасного отхода. Гидрогенизационные процессы все шире применяются при переработке отработанных масел. Для регенерации отработанных масел применяются разнообразные аппараты и установки, действие которых основано, как правило, на использовании сочетания методов, что дает возможность регенерировать отработанные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества. Необходимо отметить, что при регенерации масел можно получать базовые масла, по качеству идентичные свежим, причем выход масла в зависимости от качества сырья составляет 80…90 %, таким образом, базовые масла можно регенерировать еще по крайней мере два раза, но это возможно реализовать при условии применения современных технологических процессов.
Возможности применения ультразвука как метода физико-химической регенерации отработанного масла [11-12]
Мощные ультразвуковые колебания – средство активного воздействия на тепло- и массообменные процессы в жидкости, на структуру и свойства твердых тел, на скорость и качество химических реакций. Сонохимия – исследовательская область, изучающая то, как происходят физико-химические процессы под воздействием мощного ультразвукового излучения. Воздействие ультразвукового излучения связано, в первую очередь, с развитием такого эффекта как акустическая кавитация, возникающего в среде при распространении ультразвука. Акустическая кавитация представляет собой эффективное средство концентрации энергии звуковой волны низкой плотности в высокую плотность энергии, связанную с пульсациями и захлопыванием кавитационных пузырьков. Общая картина образования кавитационного пузырька представляется в следующем виде. В фазе разрежения акустической волны в жидкости образуется разрыв в виде полости, которая заполняется насыщенным паром данной жидкости. В фазе сжатия под действием повышенного давления и сил поверхностного натяжения полость захлопывается, а пар конденсируется на границе раздела фаз. Через стены полости в нее диффундирует растворенный в жидкости газ, который затем подвергается сильному адиабатическому сжатию. В момент схлопывания, давление и температура газа достигают значительных величин (по некоторым литературным данным до 100 МПа и 5000-25000 К). После схлопывания полости в окружающей жидкости распространяется сферическая ударная волна, быстро затухающая. Так как взрыв происходит меньше, чем за наносекунду, при этом также достигаются очень высокие скорости охлаждения, превышающие 1011 К/с. Взрывы пузырьков также приводят к появлению в жидкости потоков, скорость которых достигает 150 м/с (Приложение лист III, рис. 6). Еще одно применение ультразвука – диспергирование. Ультразвуковая дезинтеграция агломератов в водных и безводных суспензиях позволяет полностью разрушать слипшиеся конгломераты частиц в жидкости (Приложение лист III, рис. 7). Исследования на различных дисперсиях агломератов с различным содержанием твердой части продемонстрировали значительные преимущества ультразвука по сравнению с другими технологиями, такими как роторные мешалки, гомогенизаторы, центрифуги. Рассмотренные процессы открывают широкие перспективы для использования ультразвуковых установок в процессах регенерации отработанных масел.
Оборудование для проведения экспериментальной работу по ультразвуковой регенерации отработанных масел
Для проведения экспериментальной работы по ультразвуковой регенерации отработанных масел необходимо иметь определённое аппаратное оборудование. Прежде всего, это достаточно мощный (150 – 2000 Вт) ультразвуковой генератор, который является источником ультразвуковых импульсов.
Ультразвуковые генераторы высокой мощности [13]
Электронный ультразвуковой генератор представляет собой устройство, преобразующее внешнюю энергию в энергию колебаний ультразвуковой частоты. Главные элементы схемы любого ультразвукового генератора — это задающий генератор импульсов, определяющий частоту генерируемого ультразвука, и силовые элементы, которые усиливают импульсы задающего генератора до требуемой мощности, тем самым, определяя мощность ультразвуковых колебаний. Силовые элементы/транзисторы работают в режиме переключения, при котором транзисторы находятся либо в насыщенном состоянии (открыты), либо закрыты. При этом в цепи каждого транзистора рассеивается минимальная мощность, что повышает КПД ультразвукового генератора до 90 %. В качестве рабочего инструмента, для экспериментальной работы, нами применялся мощный ультразвуковой генератор ULTRASONIC GENERATOR T-1036Z (мощность 180 Ватт, частота – 40 кГц) (Приложение лист IV, рис. 8).
Ультразвуковой преобразователь
Устройство, превращающее электрическую энергию ультразвуковых импульсов в энергию акустической ультразвуковой волны. В основе преобразователя используется специальная пьезокерамика (искусственный материал, обладающий пьезоэлектрическими и сегнетоэлектрическими свойствами, имеющий поликристаллическую структуру), которая и является преобразовательным элементом. Для применения в жидких средах структура преобразователя помещается в герметичный цилиндр с предусмотренным фланцевым креплением (Приложение лист IV, рис. 9). Рабочая частота преобразователя 40 кГц., максимальная мощность 180 Вт.
Ультразвуковая ванна
Представляет собой ёмкость (50 л), изготовленную из нержавеющей стали. В стенке ванны встроен ультразвуковой преобразователь (Приложение лист IV, рис. 10).
Экспериментальная работа по ультразвуковой регенерации отработанного масла [12 - 16]
Начальным компонентом предлагаемой технологии регенерации отработанного масла является введение в технологическую цепочку стадии обработки отработанного моторного масла ультразвуковым излучением. Из литературных источников установлено, что указанный вид воздействия позволяет значительно снизить содержание образующихся, в работавшем масле, примесей, частичек металлов и полиароматических углеводородов (Приложение лист V, рис. 11). Пробы отработанного моторного масла емкостью 20 л эмульгировали с водой 15% (содержание воды в отработанном масле 4 - 5%) от исходного количества масла и подвергали ультразвуковой обработке в реакторной ванне. В течении всей обработки поддерживалась температура эмульсии 20 – 25 0С (практически комнатная температура, поскольку эксперименты проводили в летний период). Для увеличения скорости окислительных процессов в системе производилась добавка в эмульсию 1% (по объёму) перекиси водорода. В специализированной литературе имеются данные о желательном добавлении, в эмульсионную смесь тонкодисперсных адсорбентов A2O3, SiO2. В наших экспериментах, в качестве адсорбента, применялся тонкодисперсный порошок группы минералов серпентинитовой основы. В данном случае необходимым пояснением выбора адсорбента является следующее:
- минералы группы серпентинитов являются компонентом ремонтно-восстановительных составов, добавляемых в моторные масла. Действие ремонтно-восстановительных составов базируется на уникальном свойстве и способности природного минерала серпентина к образованию на металлических поверхностях трения антифрикционной композитной металлокерамической структуры, обладающей очень высокой микротвердостью и износостойкостью. Минеральные добавки к моторным маслам на базе минерала серпентина, на наноуровне, входят в состав таких реметаллизантов как «Автоминерал», «АРВК», «ГТМ», «Живой металл», «НИОД», «СУПРА», «Форсан», «ХАДО». В местах локального контакта трущихся деталей двигателя, в микрообъемах, возникают высокие температуры (до 1000`С и более), что приводит к инициации микрометаллургических процессов - микросхватывания, микросваривания и шаржирования. В результате происходит «приплавление» частиц присадок к кристаллической решетке поверхностного слоя стали. Практически одновременно с этим происходит нагартовка несработанных частиц присадок, частиц металла и других продуктов трения в углубления микрорельефа. Поскольку элементы присадок работают как катализаторы, в местах нагартовки создаются условия для активного протекания окислительно-восстановительных процессов. В результате этих реакций происходит образование модифицированного слоя. Одновременно в пограничной области происходит образование новых кристаллов, наращенных на кристаллической решетке металла. В дальнейшем эти кристаллы ориентируются вдоль поля и срастаются, образуя на всей поверхности пятна контакта непрерывный ряд твердых растворов или монокристаллов. Все выше указанные процессы на самом деле протекают практически одновременно и имеют место до тех пор, пока в носителе не иссякнет добавленный строительный материал присадки, или пока в системе не наступит равновесие: все зазоры будут выбраны до оптимальной величины, определяемой термодинамическими процессами, протекающими в каждой точке локального контакта данной системы.
Поскольку, в ультразвуковой ванне, в отработанном масле, помимо процесса адсорбции и коагуляции загрязняющих примесей происходят сонохимические реакции диспергирования на наноуровне, мы одновременно вводим в регенерированное масло реметаллизационные полезные присадки, повышающие качество конечного продукта. В процессе ультразвуковой обработки от 60 до 120 минут (в зависимости от загрязнения масла), являющейся сонохимическим воздействием, коагулированные асфальто-смолистые вещества разрушаются до молекулярного состояния. Отделяются от механических примесей смолистые составляющие. Время ультразвукового воздействия может варьироваться от массовой доли механических примесей в отработанном моторном масле. Обработанное ультразвуком масло необходимо отфильтровать и подвергнуть адсорбционной очистке. Фильтрацию масла проводили на фильтрах грубой и тонкой очистки, представляющих собой тканевые и бумажные (фильтровальная бумага) фильтры. Система фильтрации осуществлялась схемой неподвижной загрузки под давлением масла в течение 5 -7 часов. Затем масло подвергалось адсорбционной очистке на вермикулитовом фильтре (литературные данные) (Приложение лист V - VI, Таблица 3 рис. 12 - 13). Вермикулит представляет собой крупные пластинчатые кристаллы золотисто-жёлтого или бурого цвета (Mg+2, Fe+2, Fe+3)3 [(Al, Si)4O10] ·(OH)2·4H2O - однако вермикулит редко отвечает общей формуле и обычно содержит примеси). Вермикулиты характеризуются высокой адсорбционной способностью поглощать продукты окисления углеводородов – смолы, кислородные и другие гетероорганические соединения. Рекомендуется (литературные данные), использовать активированный вермикулит (при нагревании из пластинок образуются червеобразные столбики или нити золотистого или серебристого цвета с поперечным делением на тончайшие чешуйки - вспученный вермикулит), так как при активации происходит разложение значительной части оксидов магния, железа, алюминия, и за этот счет содержание SiO2 в образцах увеличивается, что влечет повышение поглотительной способности. Адсорбционная фильтрация осуществлялась под естественным давлением масла с приблизительной скоростью 6 -7 литров в час. Используемый вермикулитовый фильтр легко регенерируется водой, нагретой до 60 °С, а вермикулит не теряет своих свойств после многократных циклов очистки/регенерации. Выход конечного продукта составил 18,5 литра регенерированного масла. Определение свойств полученного продукта и отработанного масла проводились самостоятельно. Химический анализ был проведён в химической лаборатории одного из промышленных предприятий города. Исходя из анализа сравнительной таблицы (Приложение лист VI, таблица 4) можно сделать вывод о качестве полученного продукта. Регенерированное масло полностью соответствует параметрам промышленного продукта и может с успехом использоваться как моторное масло. Превышение норм по некоторым металлам происходит за счёт добавки реметализанта, что является положительной стороной в составе полученного масла. Важным показателем качества моторного масла является щелочное число и его противоположный показатель кислотное число (обычно берётся один показатель, поскольку они взаимосвязаны). Показатель щелочного числа показывает способность моторного масла нейтрализовать кислоты, которые образуются в двигателе при сгорании топлива. При сгорании топлива выделяется оксиды серы, которые при соединении с влагой образуют сернистую и серную кислоты. Также в масло попадают азотистая и азотная кислоты, которые образуются при соединении с влагой оксидов азота. При использовании моторного масла его кислотность будет постепенно увеличиваться, что приводит к коррозии поверхности деталей двигателя. Таким образом, кислотное число масла — это количество (КОН), выраженного в миллиграммах, необходимое для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. Этот показатель характеризует степень старения масла, о чем свидетельствует появление в нем кислотных соединений. Кислотное число нормального масла не должно превышать 0.25 – 0,35 мг КОН на 1 г масла. Для определения кислотного числа моторного масла, в нашей экспериментальной работе, мы использовали экспресс – тестер качества масла (Приложение лист VII, рис. 14). Принцип работы датчика контроля качества моторного масла базируется на измерении диэлектрической проницаемости среды, которая изменяется в зависимости от химического состава. Конструктивно датчик для контроля качества масла представляет собой подложку из полимеров, на которую нанесены полосы из меди (электроды). Они попарно направлены навстречу друг к другу, образуя в каждой паре отдельный датчик. Это позволяет получать максимально корректную информацию. Электронная схема прибора обрабатывает данные датчика и отображает её светодиодами от 0,01 мгКОН/г до 1,00 мгКОН/г. С помощью экспресс – тестера были проверены образцы отработанного моторного масла, регенерированного и нового (контроль). Показатели измерений представлены в приложении (Лист VII, таблица 5). Фотографии образцов моторных масел и фотографии процесса эксперимента приведены в приложении (Лист VII - VIII, рис. 15 – 16). Данные, полученные в результате проведения экспериментальной работы, показывают, что способ ультразвуковой очистки с последующим абсорбированием на вермикулитовом фильтре обеспечивает эффективную регенерацию масла, снижение содержания металлов, ароматических и полиароматических углеводородов в составе масла, свободных кислот и значительно снижает содержание механических примесей и воды. Данный способ восстановления отработанных моторных масел применим для различных марок масел, а также обеспечивает эффективную регенерацию масла по экологически чистой, малозатратной технологии. Практическая значимость работы заключается в возможности практического применения данной технологии в условиях, как промышленных предприятий, таки в рамках индивидуального бизнеса.
Выводы
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- изучены литературные и интернет – источники по вопросу восстановления свойств, отработанных горюче – смазочных материалов;
- изучены литературные и интернет – источники по вопросам использования сонохимических технологий как методов очистки от нежелательных компонентов определённых физико-химических систем;
- собрано оборудование по очистке отработанных масел ультразвуковым диспергированием и комплексной фильтрацией;
- проведены экспериментальные исследования по восстановлению отработанных масел ультразвуковым диспергированием и комплексной фильтрацией;
- проанализированы полученные результаты исследований и сделан вывод о возможном использовании технологии.
Список литературы и интернет - источников
1.Е.М. Мещерин, В.Н. Назаров, Н.С. Нафтулин, Современные методы исследования, прогнозирования и оптимизации эксплуатационных свойств моторных масел. М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1990 г.
2. Л.С. Рязанов, В.Н. Ворожихина, Э.П. Вольский, В.Д. Моисеев, Химия и технология топлив и масел № 11. 1985 г.
3.https://hot-hatch.ru/motor/chto-oznachaet-vyazkost-motornogo-masla-rasshifrovka-osnovnyh-pokazatelej-harakteristiki-motornogo-masla.html - Вязкость масла.
4. С.А. Попов, Исследование моторного масла двигателя внутреннего сгорания электрофизическим методом МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ ЮУрГУ–.2018 г.
5. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.20.03 / Рылякин Евгений Геннадьевич. — Пенза: ПГСХА, 2007. — 17 с.
6. Рылякин, Е.Г. Почему в гидросистемах тракторов применяют моторные масла? [Текст] / Е.Г. Рылякин, П.А. Власов // Материалы CCCCIC науч.-технич. конф. молодых ученых и студентов инженерного факультета. — Пенза: РИО ПГСХА, 2004. — С. 67–68.
7. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности гидропривода транспортно-технологических машин в условиях низких температур [Текст] / Е.Г. Рылякин, Ю. А. Захаров // Мир транспорта и технологических машин. — № 1 (44). — Январь-Март 2014. — С. 69–72.
8. Власов, П.А. Теоретическое обоснование терморегулирования рабочей жидкости в гидросистеме [Текст] / П.А. Власов, Е.Г. Рылякин // Нива Поволжья. — 2008. — №1(6). - С.25–29.
9.Шашкин, П.И. Регенерация отработанных нефтяных масел [Текст] / П.И. Шашкин, И.В. Брай. — М.: Химия, 1970. — 301 с.
10. Коваленко, В.П. Очистка нефтепродуктов от загрязнений [Текст] / В.П. Коваленко, В.Е. Турчанин. — М.: Недра, 1990. — 160 с.
11. В.В. Тарасов, Г.П. Кича, П.В. Кулямов, Регенерация отработанных моторных масел тронковых дизелей в судовых условиях, Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток.
12. Е. А. Анненкова, Нелинейная динамика пузырьков и капель под воздействием интенсивных акустических волн, диссертация, Москва – 2018 г.
13. https://hobe.ru/voprosy-i-otvety/kak-sdelat-ultrazvukovoi-generator-svoimi-rukami-ultrazvukovoi/ - Конструирование мощных ультразвуковых генераторов
14. Т. Н. Чуденкова, В. Н. Чуденкова, Химия и технология регенерации отработанного моторного масла, Кафедра химии и химической технологии, факультет элитного образования и магистратуры, Омский государственный технический университет, г. Омск, Вестник науки и образования № 22, 2020 г.
15. И. Ф. Кацан, В. И. Князькина, Применение ультразвука при регенерации отработанного масла, УДК 665.6, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
16. К. К. Сырманова, А. Е. Ковалева, Ж. Б. Калдыбекова, Б. Е. Белобородов, Восстановление качества отработанных моторных масел, УДК 624.138, Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Булатовские чтения, сборник статей – 2018 г.
Приложение
Рис. 1. Относительное содержание частиц топлива в масле в зависимости от пробега и износа двигателя.
Рис. 2. Относительное содержание воды в масле в зависимости от пробега и износа двигателя.
Таблица 1. Классификация вязкости моторных масел по Российским стандартам и SAE.
Рис. 3. Демонстрация вязкости различных масел при температуре -20 0С.
Таблица 2. Значение коэффициента вязкости масла по классификации SAE в зависимости от эксплуатационных температур.
Рис. 4. Вязкость моторного масла в динамическом диапазоне температур от 0 до 30 0С.
Рис. 5. Изменение вязкости моторного масла в зависимости от степени загрязнения (усреднённые значения по марке масел).
Рис. 6. Процесс акустической кавитации в жидкости.
Рис. 7. Механизмы ускорения процессов в гетерогенных средах под воздействием ультразвуковых колебаний.
Рис. 8. Ультразвуковой генератор ULTRASONIC GENERATOR T-1036Z.
Рис. 9. Встраиваемый в ванну ультразвуковой преобразователь – излучатель.
Рис. 10. Ультразвуковая ванна.
Рис. 11. Схема ультразвуковой обработки отработанного масла.
Рис. 12. Вермикулит.
Таблица 3. Адсорбционная способность вермикулита.
Рис. 13. Атомная структура вермикулита при дегидратации в 1-,2-,3 - слойных гидратированных состояниях.
Таблица 4. Сравнительная характеристика и химический состав отработанного и регенерированного масел.
Рис. 14. Экспресс – тестер качества масла (определение кислотного числа моторного масла).
Таблица 5. Показатели кислотного числа в образцах моторного масла.
Рис. 15. Фотографии образцов масел.
(А – отработанное масло, Б – Регенерированное масло, В – 5W30).
Рис. 16. Фотографии проведения экспериментальной работы по регенерации отработанного моторного масла методом ультразвуковой и фильтрационной обработки.