Niezawodność uszczelek PTFE w instalacjach biopaliwowych - badania i prognozy

• Autorzy: Romanik Grzegorz , Struś Mieczysław , Jaszak Przemysław , Sierpowski Korneliusz

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.12.4

Warianty tytułu

EN

Reliability ty of PTFE gaskets in biofuels installations - tests and predictions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biopaliwa zaliczane są do grona odnawialnych źródeł energii. Produkcja biopaliw do celów wykorzystania w silnikach spalinowych może zapewnić ich rozwój technologiczny oraz mieć wpływ ekonomiczny na sektor OZE i przemysł rolniczy, jednak ich wykorzystanie nadal stanowi istotny problem w eksploatacji tych silników. W artykule zbadano interakcję wybranych biopaliw z uszczelkami. Badane biopaliwa wyprodukowano z surowców odpadowych przemysłu spożywczego - tłuszczów i olejów. W artykule przedstawiono wpływ biopaliw na uszczelki złączy kołnierzowych, podczas badań trwałościowych. Materiał uszczelek (PTFE) został przetestowany zgodnie z normami DIN 28090-3:2014-11 i DIN28091-2. W czasie 1000 godzin badań w temperaturze 353 K mierzono ubytek masy biopaliwa oraz zmianę wydłużenia (naprężenia rozciągającego) śrub kołnierzowych. Określono stopień wycieku paliwa. Po badaniach sprawdzono uszczelkę i nie stwierdzono rozwarstwień. Wartość emisji lotnych biopaliw oraz stopień wycieku paliwa po 1000 godzinach odpowiadały normom DIN. Stwierdzono, że badane materiały uszczelniające mogą mieć kontakt z mieszaniną benzyna - etanol oraz mieszaniną oleju napędowego i estrów metylowych i etylowych.

EN

The biofuels are concerned as one of the Renewable Sources of Energy. Production of biofuels for transportation purposes may provide additional technological development and economical impact on agricultural industry, but their usage is still a vital problem for vehicle exploitation. In this paper an interaction between chosen biofuels and gaskets was researched. Tested biofuels were produced using waste materials from food industry - fats and oils. Biofuels influence on pipes and especially gaskets and its materials during durability tests are shown in this paper. PTFE gasket materials were tested in accordance with DIN 28090-3: 2014-11 and DIN28091-2. During 1000 hours of tests at 353 K, the weight loss of the biofuel and the change in elongation (tensile stress) of the flange bolts were measured. Fuel leakage rate was determined. After tests the gasket was checked and no delamination was observed. The value of volatile biofuels emission and fuel leakage rate after 1000 hours met the DIN standards. It was concluded that researched gasket materials may be allowed for contact with gasoline - ethanol mixture and mixture of diesel and methyl and ethyl esters.

Słowa kluczowe

PL

biopaliwo; silniki spalinowe; instalacja biopaliwowa; emisja; uszczelka; prognoza trwałości

EN

biofuel; internal combustion engines; biofuel installation; emission; gasket; life prediction

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 12
• Strony: 26--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Romanik Grzegorz

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Inżynierii Konwersji Energii, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-8920-2175

autor

Struś Mieczysław

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Inżynierii Konwersji Energii, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-5340-3311

autor

Jaszak Przemysław

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Inżynierii Konwersji Energii, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0003-2724-178X

autor

Sierpowski Korneliusz

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Kriogeniki i Inżynierii Lotniczej

• https://orcid.org/0000-0002-8519-9578

Bibliografia

• [1] Struś M, Rewolte M, Rogula J, Trawiński G, „Efficiency of diesel engine fuelled with biofuels of second generation BIOXDIESEL,” Journal of KONES Powertrain and Transport, tom 22, nr 4, 2015.
• [2] PN-EN 1514-1:2001 - Flanges and their joints. Dimensions of gaskets for PN-designated flanges. Non-metalic flat gaskets with or without inserts.
• [3] DIN 28090-3:2014-11 - Static gaskets for flange connections - Gaskets made from sheets - Part 3: Chemical resistance test procedures
• [4] DIN 28091-2 - Technical delivery conditions for gasket sheets - Part 2: Fibre-based gasket materials (FA); requirements and testing
• [5] Bharadwaj M, Claramunt S, Srinivasan S, “Modeling Creep Relaxation of Polytetrafluorethylene Gaskets for Finite Element Analysis, International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, Vol. 5, No. 2, May 2017
• [6] Sorvari J, Malinen M, “Determination of the relaxation modulus of a linearly viscoelastic material”, Mech. Time-Depend. Mater. (2006), 10, 125-133
• [7] Wasmi H. R, Abdullah M, Jassim Q, “Development of Model for Creep Relaxation of Soft Gaskets in Bolted Joints at Room Temperature”, International Journal of Current Engineering and Technology, 28 July 2016, Vol. 6, No. 4 (Aug 2016)
• [8] Bouzid H. A, Nechache A, “An Analytical Solution for Evaluating Gasket Stress Change in Bolted Flange Connections Subjected to High Temperature Loading”, November 2005, Journal of Pressure Vessel Technology 127(4)
• [9] Abid M, Iqbal S, Khushnood S, “Nonlinear Finite Element Analysis of Gasketed Flange Joints under Combined Internal Pressure and Different Thermal Loading Conditions”, Failure of Engineering Materials and Structures October 2007.
• [10] Guruchannabasavaiah N. G, Arun L. R, “Effect of Temperature and associated deformations on the gasket seal compression in a pressure vessel”, International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 8, August-2013
• [11] Rogula J, “Durability tests of gaskets in biofuel environment”, SAE Technical Papers, 2020, No. 1, s. 30-33
• [12] Mączyńska J, Krzywonos M, Kupczyk A, Tucki K, Sikora M, Pińkowska H, Bączyk A, Wielewska I. “Production and use of biofuels for transport in Poland and Brazil - The case of bioethanol”, Fuel, Vol. 241, 2019, p. 989-996, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.12.116
• [13] Sharma K, Castello D, Haider M S, Pedersen T H, Rosendahl L A, “Continuous co-processing of HTL bio-oil with renewable feed for drop-in biofuels production for sustainable refinery processes”, Fuel, 2021, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121579
• [14] Xiaomei Lei, Xiangze Du, Hui Xin, Xiaoqin Chen, Huiru Yang, Linyuan Zhou, Yan Zeng, Hualong Zhang, Yunfei Tian, Dan Li, Changwei Hu, “Chemical-switching strategy for the production of green biofuel on NiCo/MCM-41 catalysts by tuning atmosphere”, Fuel 315, 2022, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.123118
• [15] Malins K, Kampars V, Kampare R, Prilucka J, Brinks J, Murnieks R, Apseniece L, “Properties of rapeseed oil fatty acid alkyl esters derived from different alcohols”, Fuel 137, 2014, p. 28-35, https://doi.org/10.1016/j.fuel. 2014.07.091
• [16] Cahyo N, Sitanggang R, Simareme A, Paryanto P, “Impact of crude palm oil on engine performance, emission product, deposit formation, and lubricating oil degradation of low-speed diesel engine: An experimental study”, Results in Engineering 18, 2023, https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101156
• [17] Hazar H, Sevinc H, “Investigation of exhaust emissions and performance of a diesel engine fueled with preheated raw grape seed oil/propanol blends”, Chemical Engineering and Processing - Process Intensification 188 (2023), https://doi.org/10.1016/j.cep.2023.109378
• [18] Yusoff M.F.M, Xu X, Guo Z, “Comparison of Fatty Acid Methyl and Ethyl Esters as Biodiesel Base Stock: a Review on Processing and Production Requirements”, J Am Oil Chem Soc (2014) 91:525-531, DOI 10.1007/s11746-014-2443-0
• [19] Chen W, Suzuki T, Lackner M, “Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation”, Second Edition, Springer International Publishing Switzerland 2017, ISBN 978-3-319-14410-8, DOI 10.1007/978-3-319-14409-2

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).