О повышении очистки отработанных моторных масел в условиях сельскохозяйственных предприятий

Эффективная очистка ОММ от механических примесей подразумевает удаление из них частиц размером менее 10–15 мкм с коэффициентом фильтрации не менее 95%. Научный и практический интерес к очистке ОММ вызван, по крайней мере, двумя причинами:

• •    экономным расходованием смазочных материалов;

• •    необходимостью снижения загрязнения окружающей среды опасными для живых организмов ОММ, содержащими токсичные компоненты.

Несмотря на значительное количество научных работ [1–4; 6; 7], очистка ОММ не нашла распространения в сельскохозяйственных предприятиях. Это связано не только с предубежденным отношением к очистке, но и с отсутствием недорогих и эффективных средств очистки.

Очистка должна обеспечивать снижение счетной концентрации механических частиц размером от 10–20 мкм до 0,5–1 мкм не менее чем на 2 порядка, а также содержание механических примесей – не более 0,005%. Жестким требованиям отвечает фильтрация через пористый слой металлических или керамических мембран [5] и нетканых микроволокнистых материалов из целлюлозных и минеральных волокон (асбест, стекло, каолин, базальт, графит), сочетающих достаточно высокую (до 95%) объемную пористость, микронный размер пор, высокую эффективность улавливания частиц любых размеров при малом гидродинамическом сопротивлении фильтруемому потоку [5]. Эти фильтры показали высокую эффективность при очистке газов от аэро-

зольных частиц. Теоретические основы осаждения частиц примесей изложены в работах [8].

Методы и средства

На рис. 1 приведена принципиальная схема установки для тонкой фильтрации ОММ.

Рис. 1 . Принципиальная схема установки для тонкой фильтрации ОММ

Исследовали мембраны из материалов: ТНФП (хлопчатобумажная); КС-34М1 (полипропиленовая); ТЛФ-5 (лавсановая); характеристики материалов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристики фильтрующих материалов

Материал	Максимальная температура, ºС	Плотность, г/м2	Толщина, мм
ТНФП* ГОСТ 332–91	120	1300 ± 50	2 ± 0,2
ТЛФ-5** ГОСТ 26095–84	130	640 ± 50	2 ± 0,2
КС-34М1***	90	427	1,3 ± 0,2

*ТНФП – ткань хлопчатобумажная фильтровальная для нефтепродуктов; **ТЛФ-5 – ткать лавсановая фильтровальная; *** – ткань фильтровальная полипропиленовая.

Для исследования тонкой фильтрации ОММ были использованы моторные масла М10Г2, полученные в разных хозяйствах Омской области.

Перед тонкой фильтрацией масла предварительно очищались удалением из них крупных частиц путем отстоя в поле гравитационных и центробежных сил. В табл. 2 приведены физико-механические свойства масел, используемых для тонкой фильтрации.

Физико-механические свойства масел, используемых для тонкой фильтрации

Таблица 2

Параметр масла	Образцы масла			Среднее значение
	1	2	3
Плотность, кг/м3	899	899	902	900
Вязкость при 373К, мм2/с	12,21	12,51	12,32	12,36
Механические примеси, %	0,011	0,012	0,013	0,012

В табл. 3 приведены данные о размерах частиц загрязнений.

Таблица 3

Количественное распределение частиц загрязнений в ОММ, используемое для исследования тонкой фильтрации

	Размеры частиц, мкм
	0–5	5–10	10–20	20–30	30–40	40–50
Количественное содержание, шт./л	4,27 ∙ 109	3,24 ∙ 107	7,6 ∙ 106	1,2 ∙ 106	4,8 ∙ 105	3,7 ∙ 104

Масло после предварительной очистки насосом подавали на фильтр. Давление перед фильтром настраивали регулятором и контролировали манометром. Для поддержания заданной скорости фильтрации проводили тарировку с целью определения требуемого перепада давления на фильтре.

Для выявления параметров фильтрации отбирали пробу масла за фильтром. Параметры фильтрования устанавливали по стандартным методикам.

Результаты исследования

На рис. 2 приведены данные по влиянию скорости фильтрования на коэффициент очистки масла. Их анализ показывает, что с увеличением скорости фильтрации коэффициент очистки для исследованных материалов снижается.

Рис. 2 . Влияние скорости фильтрования V на коэффициент очистки φ:

1 – ткань ТНФП; 2 – ткань лавсановая ТЛФ-5;

3 – ткань полипропиленовая КС-34М1

Лучшие результаты очистки масла получены при фильтрации хлопчатобумажной тканью ТНФП. При скорости фильтрования 0,3 м/ч коэффициент очистки всех материалов превышает 90%.

На рис. 3 приведены данные по влиянию скорости фильтрования на процентное содержание механических примесей в очищенном масле.

Рис. 3. Влияние скорости фильтрования V на содержание механических примесей в очищенном масле α: 1 – ткань ТНФП; 2 – ткань лавсановая ТЛФ-5;

3 – ткань полипропиленовая КС-34М1

При анализе кривых установлено: содержание механических примесей в очищенном фильтре изменяется по кривой второго порядка. Оптимальная скорость фильтрации – в пределах от 0,75 до 1 м/ч для всех исследуемых тканей. Наиболее эффективна очистка тканью ТНФП.

Рис. 4. Влияние скорости фильтрования V на ресурс работы фильтра t: 1 – ткань ТНФП; 2 – ткань лавсановая ТЛФ-5;

3 – ткань полипропиленовая КС-34М1

Кривые, характеризующие влияние скорости на требуемый перепад давления на фильтре, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Влияние скорости фильтрования V на перепад давления фильтра ΔР: 1 – ткань ТНФП; 2 – ткань лавсановая ТЛФ-5; 3 – ткань полипропиленовая КС-34М1

По анализу кривых, приведенных на рис. 5: для обеспечения требуемой скорости фильтрования получен перепад давления для ткани ТНФП, очевидно, это связано с ее более высокой плотностью. С увеличением скорости требуемый перепад давления возрастает по квадратической зависимости. Наименьший требуемый перепад давления получен для полипропиленовой ткани КС-34М1, что можно объяснить ее меньшей плотностью и толщиной.

На рис. 6 приведены кривые, характеризующие влияние скорости фильтрования на пропускную способность ткани.

Рис. 6 . Влияние скорости фильтрования V на пропускную способность Q: 1 – ткань ТНФП; 2 – ткань лавсановая ТЛФ-5;

3 – ткань полипропиленовая КС-34М1

Рассмотрев анализ кривых, приведенных на рис. 6, отметим: пропускная способность Q материалов в зависимости от скорости фильтрования изменяется по линейному закону. Наибольшая пропускная способность получена на полипропиленовой ткани КС-34М1. Наименьшая – при фильтровании через хлопчатобумажную ткань ТНФП.

Выводы и заключение

Оптимальная скорость фильтрации находится в пределах от 0,75 до 1 м/ч.

При оптимальной скорости фильтрации:

• •    средняя пропускная способность составляет для ткани: ТНФП – 0,01 м³/(м²ч); лавсановой ТЛФ-5 – 0,013 м³/(м²ч); полипропиленовой КС-34М1 – 0,016 м³/(м²ч);

• •    средний ресурс для ткани: ТНФП – 13 ч; лавсановой ТЛФ-5 – 15 ч; полипропиленовой КС-34М1 – 22 ч;

• •    содержание механических примесей для ткани: ТНФП – 0,0003%; лавсановой ТЛФ-5 – 0,0004%; полипропиленовой КС-34М1 – 0,0052%.

L.S. Keruchenko, E.I. Maltseva, N.A. KarnyushevОmsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

On increasing the purification of used engine oils in agricultural enterprises