隨著國防領空安全的不斷加強和民用航空工業的 不斷發展,噴氣燃料作為飛機的主要能源,對其性能要 求也越來越高。噴氣燃料除了其本身的理化性能要符 合要求外,燃料的潔凈度也是一個必須嚴格控制的指標。保證噴氣燃料的潔凈度主要通過控制燃料中的污染物含量。燃料中的污染物分為水分和固體雜質。相對于固體雜質,噴氣燃料中水污染造成的危害更加嚴重。水污染會腐蝕發動機部件、滋生微生物細菌、水中的腐蝕性物質會造成元件破壞以及加速燃料氧化等。甚至燃料中的水污染含量并不多時,也能造成這一系列的危害。目前噴氣燃料主要通過過濾 分離器清除其中的水分和固體雜質。過濾分離器是由 聚結濾芯和分離濾芯兩種搭配組成,通過過濾、聚結和分離的方法保證航空燃料的清潔度,其中聚結濾芯是過濾分離器的核心部分。聚結濾芯的性能好壞對整個 過濾分離器的過濾分離效果有很大影響。
1 聚結分離過程
油水的聚結分離就是噴氣燃料及其攜帶的固體顆 粒和水分從過濾分離器進口流入聚結濾芯的內部,聚結濾芯兼有過濾固體顆粒和聚結水滴的兩種功效,其中固體顆粒被過濾層阻擋在聚結濾芯的內部,實現固、 液分離; 小水滴被破乳層和聚結層聚結成大水滴后,被分離濾芯阻擋在其外部,依靠重力沉降在底部,實現油、水分離; 潔凈的噴氣燃料經分離濾芯從出口流出。
有效聚結分離過程。
( 1) 水滴的接近過程。含水的燃料接近聚結材料。此過程可以通過攔截、沉淀、擴散、靜電吸引、慣性碰撞和范德華力等方式實現。對于較小水滴,擴散作用為主要影響因素,隨著水滴尺寸的增加,擴散作用減 弱,攔截作用增強;
( 2) 水滴粘附聚結過程。燃料中水滴附著在聚結材料上或已附著在纖維上的水滴上。水滴與聚結纖維接觸時,它們之間滯留有油膜,水滴必須從纖維上將油 膜置換并使纖維濕潤,才能實現水滴在纖維上的粘附 過程。粘附聚結過程中除了水滴與纖維之間的潤濕粘附,還存在水滴之間的碰撞粘附。通常發生兩個或幾 個水滴間的碰撞聚結時,需要適當的作用力才能實現。 作用力小時,水滴之間碰觸變形,界面膜不破裂,此時 聚結是不能發生的。作用力過大時,界面膜破碎,水滴 碰撞后會出現液滴破碎。液滴破碎將會增加乳液穩定 性,增大油水分離難度,是最應該避免發生的現象;
( 3) 水滴釋放脫離過程。增大的水滴聚結到一定尺寸后將從纖維表面釋放。水滴碰撞聚集后以水線的 形式穿過聚結纖維床,到達纖維床出口表面后在液體曳力的作用下,聚結的大尺寸水滴從聚結床表面脫離釋放。
2 聚結濾芯結構和材料分析
聚結濾芯一般都為圓柱結構,從內到外分別是金屬網、濾紙過濾層、中心管、纖維層以及脫水棉套等。纖維層的組成主要分為破乳層、內聚結層和外聚結層等,其作用是對燃料中的微量 水分進行破乳 - 聚結,是整個濾芯的核心部分,也是需要重點分析的部分。