Введение к работе
. Актуальность работы.
Для надежной и безопасной работы криогенного оборудования наряду с другими условиями необходимо обеспечивать требуемые параметры чистоты жидких криопродуктов. Для выполнения указанных требований во многих системах, используют фильтры тонкой очистки, предназначенные для обеспечения заданных тонкости и эффективности очистки криопродуктов от дисперсной фазы примесей и заданного ресурса непрерывной работы оборудования.
При выборе и расчете фильтров тонкой очистки криопродуктов необходимо рассчитывать ресурсные характеристики фильтров; оценивать и прогнозировать свойства дисперсной системы , виды и свойства фильтроматериалов с учетом их изменений в процессе фильтрования; а также учитывать особенности и режимы работы криогенной системы, в которой установлен фильтр.
Особенности процессов фильтрования суспензий и аэрозолей исследованы в работах Малиновской Т.А., Жужикова В.А., Красовицкого Ю.В., Соколова Н.В. и др.
Коузов П.А., Рыбаков К.В., Белянин П.А., Коваленко В.П., Потехин Г.С. и др. исследовали свойства суспензий и аэрозолей, в том числе и криогенных.
Архаров A.M., Филин Н.В., Епифанова В.И., Качура В.П., Иванов Б.А. и др. исследовали особенности работы криогенного оборудования, в том числе вопросы обеспечения безопасности его эксплуатации с учетом характеристик криогенной системы и ее составляющих.
В то же время практически нет работ по оценке и расчету основных характеристик фильтров тонкой очистки с учетом характеристик фильтруемых криосуспензии' и аэрозолей, видов и свойств фильтроматериалов, а также режимов работы криогенной системы.
Научная проблема представляемой работы заключается в разработке комплексной методики расчета фильтров тонкой очистки на основе вероятностно-статистических методов с использованием реальных параметров потока фильтруемого криопродукта, свойств используемых фильтроматериалов и параметров неустановившегося течения криопродукта.
Цель работы.
Указанная научная проблема достигается решением следующих задач:
-
Разработка вероятностно-статистического метода расчета тонкости и эффективности очистки дисперсных систем фильтрами тонкой очистки.
-
Разработка вероятностно-статистического метода расчета ресурсных характеристик фильтров тонкой очистки.
-
Экспериментальное исследование физико-химического, массового и гранулометрического состава механических примесей продукционного кислорода.
-
Разработка способа определения дисперсного состава газифицирующихся примесей жидкого кислорода и его экспериментальное исследование.
-
Разработка методики расчета параметров нестационарных процессов на входе в фильтр и экспериментальное исследование их влияния на характеристики фильтроэлементов.
-
Расчет ресурсных характеристик фильтров с учетом их свойств, характеристик дисперсных криосистем и параметров потока на входе в фильтр.
Научная новизна работы определяется теоретическими и методическими разработками, основными из которых являются:
математическая модель вероятностно- статистического метода расчета тонкости и эффективности очистки суспензий и аэрозолей фильтроэлементами тонкой очистки;
математическая модель вероятностно-статистического метода расчета ресурсных характеристик фильтроэлементов тонкой очистки;
-разработка способа определения дисперсного состава
газифицирующихся примесей жидких криопродуктов;
- математическая модель процесса седиментации криокристаллов в
жидком криопродукте при непрерывном отборе проб;
- определение параметров неустановившегося потока криопродукта на входе в фильтр на основе решения системы дифференциальных уравнений гиперболического типа в частных производных.
Практическая ценность работы определяется следующими разработками:
- комплексная методика расчета основных параметров процесса
фильтрования (тонкости и эффективности фильтрования, ресурса работы
фильтра) с использованием характеристик фильтруемой дисперсной
системы, вида и свойств фильтроматериалов, а также характеристик
криогенной системы, в которой установлен фильтр;
- пакеты программ для расчетов на ЭВМ ресурсных характеристик
фильтра и параметров неустановившегося потока криопродукта на входе
в фильтр;
- результаты анализа механических примесей в аппаратах
воздухоразделительных установок и в продукционном кислороде;
- устройства для реализации способа определения дисперсного состава газифицирующихся примесей жидких криопродуктов;
- конструкции фильтров для реальных энергетических установок.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и
обсуждались на 4-ой Всесоюзной конференции по микроэнергетике
(1974г.); на 3-ей , 4-ой и 5-ой Всесоюзных межвузовских конференциях
"Проблемы охраны труда" ( 1978, 1982 и 1986 г.г.), на 18-ой и 20-ой
международных научных конференциях "Механические методы разделения
'суспензий" ( 1981 и 1983 г.г.), на 3-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях по
5
криогенной технике (1982 и 1988 г.г.), на Всесоюзной конференции
"Проблемы промышленной экологии и безопасности" (1991г.). на 1-ой и 2-
*ой международных научно-технических конференциях "Актуальные
проблемы фундаментальных наук" (1991 и 1994 г.г.), на международной
конференции "Гидромеханика, гидромашины, гидроприводы и
гидропневмоавтоматика" (1994г.), а также на научно-технической конференции , посвященной 165-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана (1995г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 115
печатных работах, в том числе в трех учебниках, 6 учебных пособиях и 1
справочнике ( в соавторстве). Материалы диссертации изложены также в
отчетах по хоздоговорным и госбюджетным НИР МГТУ им.
Н.Э.Баумана. '
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав,
выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работ включает
295 страниц, в том числе 62 рисунка и 26 таблиц. Список литературы
включет 230 наименований. .