SEPARATOARELE DE COMBUSTIBIL

Prelucrarea combustibilului utilizat de catre motoarele navale, in special a combustibilului greu, este o operatie de mare importanta. Eliminarea apei, a suspensiilor coloidale si a impuritatilor mecanice din combustibil conditioneaza direct randamentul, puterea si fiabilitatea motorului.

O prima separare are loc in tancurile de decantare. Apa si impuritatile mecanice din combustibil, datorita diferentei de greutate specifica, se separa la fundul tancului, de unde sunt eliminate prin purjare. Eficienta separarii este conditionata de dimensiunile tancului si de timpul de decantare. Aceasta eficienta este insa, redusa, datorita miscarilor de ruliu si tangaj care reamesteca lichidele. De aceea, pentru separarea combustibilului este utiliz at un subsistem special, dotat cu separatoare de tip centrifugal.

Exista doua tipuri de separatoare centrifuge: separatorul purificator, care permite separarea apei si partial, a impuritatilor solide (rugina, silica, nisip, praf etc.) si separatorul clarificator, care separa restul de impuritati solide din combustibil (de exemplu, particule de Al, Si, Va etc.). In situatia utilizarii ambelor tipuri de separatoare, ele se inseriaza in ordinea purificator-clarificator (fig. 2.99).

In figura 2.99.a este prezentata schema de principiu a purificatorului centrifug. Combustibilul patrunde in purificator prin tubul de alimentare 1 si distribuitorul 2, pe care sunt fixate talerele de separare 3. Axul 4 antreneaza in miscare de rotatie semioala glisanta inferioara 5 si, totodata, combustibilul patruns in aceasta. Datorita fortei centrifuge, componentele cu greutate specifica mai mare decat a combustibilului (impuritatile solide si apa) se separa la periferia spatiului delimitat de semioala inferioara glisanta 5 si carcasa superioara 6, respectand conditia r > r . Fluidul cu densitatea cea mai mica r , care reprezinta fluidul purificat, datorita presiunii exercitate de accesul continuu in separator al combustibilului neseparat, este trecut prin spatiile dintre talerele separator si dirijat catre iesirea din purificator. Combustibilul purificat este vehiculat fie catre motor, fie catre separatorul clarificator. De asemenea, fluidul cu densitatea medie r (apa separata), datorita aceluiasi efect este dirijat catre iesirea din purificator pe o cale separata. Separarea celor doua cai de evacuare se face cu ajutorul discului gravitational 7. Impuritatile cu densitatea cea mai mare r (slagiul sau slamul), sunt eliminate din separator prin deschiderea automata a semioalei glisante 5, timp de 1.2 sec. La intervale de 1.2 ore sau mai mult.

Principal, evacuarea automata a slagiului se face pe baza fortei centrifuge, atunci cand ferestrele f sunt deschise de catre semioala glisanta 5. Inchiderea semioalei glisante se realizeaza hidraulic.

Talerele conice ale separatorului permit divizarea combustibilului in straturi cu grosimea de ordinul zecimilor de milimetru. In acest fel, este posibila o purificare suplimentara a combustibilului, prin retinerea impuritatilor solide in spatiile dintre doua talere consecutive.

Separatorul clarificator (fig.2.99.b) are constructia si principiul de functionare identice cu cele ale purificatorului. Din constructia clarificatorului lipseste discul gravitational. Clarificatorul este alimentat cu combustibil purificat. Dupa operatia de clarificare (separarea impuritatilor mecanice si coloidale ramase in combustibilul purificat), combustibilul este dirijat catre echipamentul de injectie al motorului.

Atat pentru evitarea uzurii premature a echipamentului de injectie, car si pentru cresterea eficientei procesului de ardere, combustibilul clarificat nu trebuie sa contina particule solide cu diametrul mediu mai mare de 4mm. Ca rezultat al separarii, exista posibilitatea de a inlatura din combustibil toate corpurile metalice cu dimensiuni mai mari de 1.2mm, corpurile nemetalice cu dimensiuni peste 2.3mm, precum si de a asigura un continut de apa sub 0,02%.

Odata cu reducerea debitului separatorului, calitatea curatirii combustibilului creste. Valoarea debitului se stabileste in functie de tipul si de puterea motorului, precum si de calitatea combustibilului si de temperatura minima de separare. Debitul total al separatoarelor care lucreaza in paralel trebuie sa asigure separarea unui volum de combustibil continut intr-un tanc de serviciu in decurs de 8.12h.

Dupa stabilirea debitului necesar a fi asigurat se stabilesc dimensiunile principale ale separatorului. Astfel, cu notatiile din figura 2.100, debitul de combustibil care traverseaza spatiile dintre talerele separatorului se poate calcula cu relatia:

Q_c = 2pr_mhzl sinj(n/60)                [l/h]        (2.16)

in care: 2pr_ml sinj reprezinta suprafata echivalenta a unui taler de separare, in dm²; h - distanta dintre doua talere consecutive, in dm; z - numarul de talere si n - turatia axului de antrenare, in rot/min.

La dimensionare se are in vedere si criteriul de eficacitate a centrifugarii (factorul de eficacitate), exprimat prin relatia:

E = (r_m w )/g, (2.17)

in care r_m este raza medie a talerului de separare, in m; w pn/30 - viteza unghiulara de rotatie, in s^-1 si g - acceleratia caderii libere, in m/s². Pentru valori ale factorului de eficacitate E<3000 separatoarele sunt considerate normale, pentru 3000<E<10 000 supercentrifuge, iar pentru E>10 000 - ultracentrifuge.

La separatoarele moderne, cresterea eficacitatii de centrifugare se obtine prin realizarea unor talere cu valori mici ale razei medii si prin cresterea turatiei separatorului.

In cazul separatorului purificator, diametrul interior al discului gravitational se alege in functie de greutatea specifica a combustibilului si de temperatura la care se face separarea. Purificatoarele sunt dotate cu un set de discuri gravitationale pe care sunt imprimate valorile diametrului interior, alegerea facandu-se cu ajutorul unei nomograme.

O problema importanta pentru mentinerea unei eficiente sporite in timpul exploatarii o constituie spalarea (curatirea) separatoarelor. La separatoarele moderne, spalarea se face dupa fiecare descarcare a slagiului; operatia de spalare decurge automat, utilizandu-se ca agent de spalare apa calda. In timpul spalarii nu se opreste functionarea separatorului, ci numai vehicularea combustibilului prin spatiile de separare.

Timpul intre doua spalari consecutive depinde de cantitatea de impuritati continute in combustibilul neseparat si de debitul separatorului. Pentru clarificatoare, timpul dintre doua spalari consecutive este mult mai mare decat la purificatoare.