Введение к работе
Актуальность темы. Постоянное ухудшение состояния окружающей среды.
особенно в промышленно развитых центрах нашей страны, вызванное
возрастающими масштабами газовых выбросов, содержащих токсичные компоненты,
делает проблему их очистки одной из первоочередных задач. Решение проблемы
очистки крупномасштабных газовых выбросов предприятий нефтехимической
промышленности существенно осложняется тем что традиционно применяющееся
для технологической очистки газов оборудование из-за его низкой пропускной
способности по газу не может быть использовано в случае больших объемов газовых
выбросов.
Проблема очистки газовых выбросов может быть решена в- случае применения аппаратов вихревого типа, обладающих высокой пропускной способностью.
Несмотря на то, что принципы конструирования вихревых аппаратов были сформулированы достаточно давно, они не находили до недавнего времени широкого применения по ряду причин, среди которых можно отметить как недостаточную изученность характеристик их работы, так и незаинтересованность предприятий в крупных затратах на организацию качественной очистки газовых выбросов. Однако, резкое ухудшение экологической обстановки в последние годы стимулировало активизацию исследований вихревых аппаратов с целью создания методов их расчета и быстрейшего внедрения в инженерную практику.
На современном уровне развития вихревых аппаратов актуальными являются исследования, которые направлены на углубленное изучение их гидрогазодинамики, совершенствование конструкции и технологии изготовления отдельных узлов.
Правильный выбор аэрогидродинамических характеристик барботажно -вихревого аппарата определяет эффективность очистки запыленных потоков, интенсивность технологического процесса и надежность работы
I рос национальная!
і ffbBV&l
4 оборудования. Поэтому их исследование имеет большое значение при
проектировании и расчете вихревых аппаратов и при выборе оптимальных режимов
их эксплуатации.
При изучении аэрогидродинамики барботажно - вихревого аппарата следует учитывать-закономерности движения дисперсных частиц в закрученном газовом - потоке и представлять картину течения дисперсной системы в аппарате заданной геометрии; необходимо исследовать влияние конструктивных параметров барботажно - вихревого аппарата и технологических параметров процесса на эффективность обработки газовых выбросов.
Другой очень важный и обширный комплекс проблем газоочистки составляют расчет и конструирование принципиально новых аппаратов для очистки и охлаждения пылегазовых потоков.
Барботажно - вихревые аппараты можно отнести к числу перспективных массообменных устройств. Они могут применяться для очистки и охлаждения газовых выбросов, отличаются простотой конструкции и высокой эффективностью. Применение барботажно - вихревых аппаратов позволит добиться экономного использования природных ресурсов, интенсификации производства с сокращением загазованности воздушного бассейна.
Таким образом, вышеуказанные обстоятельства подтверждают актуальность работы по разработке конструкции и метода расчета барботажно -вихревого аппарата для очистки и охлаждения газовых выбросов.
Основные направления исследований проводились в соответствии с концепцией и программой социально - экономического развития Республики Башкортостан на 1997 - 2000 гг. и до 2005 года» (Постановление Кабинета министров №3 от 12.01.98) по разделам «Совершенствование конструкций аппаратов с целью повышения эффективности и улучшения экологических условий на нефтехимических предприятиях Республики Башкортостан».
5
Цель работы. Разработка расчетной зависимости, связывающей
аэрогидродинамические характеристики потоков в барботажно - вихревом аппарате с
его конструктивными параметрами, и новой конструкции барботажно - вихревого
аппарата для очистки и охлаждения дымовых газов с использованием теоретических
и экспериментальных исследований аэрогидродинамики дисперсных частиц в
закрученном газовом потоке.
Основные задачи работы.
-
Разработка конструкции барботажно - вихревого аппарата для очистки и охлаждения газовых выбросов
-
Изучение аэрогидродиамики движения дисперсных частиц в аппарате и определение коэффициента закрутки для различного профиля лопастей завихрителя.
-
Создание эмпирической математической модели, связывающей аэрогидродинамические характеристики барботажно - вихревого аппарата с его конструктивными параметрами, с помощью которой возможны, определение гидравлического сопротивления орошаемого барботажно — вихревого аппарата и оценка эффективности его работы.
-
Получение теоретической зависимости для расчета гидравлического сопротивления орошаемого барботажно - вихревого аппарата и описание распределения скоростей по лопасти завихрителя с учетом коэффициента закрутки.
-
Сопоставление эффективности газоочистки в барботажно - вихревом аппарате с эффективностью работы известных аналогов.
-
Проверка в промышленных условиях теоретических расчетов и проектно - конструкторских решений с целью интенсификации процесса газоочистки и внедрение в производство.
Научная новизна. Разработаны расчетные зависимости для определения степени очистки и гидравлического сопротивления орошаемого барботажно - вихревого аппарата с использованием вводимого коэффициента закрутки завихрителя, рассчитанного с учетом конструктивных параметров аппарата.
Практическая ценность,
1. Полученные результаты позволили создать новую конструкцию барботажно
- вихревого аппарата для очистки и охлаждения дымовых газов (Патент РФ №
2182843).
2. Разработан новый эффективный способ очистки и охлаждения газовых
выбросов с применением разработанной конструкции барботажно - вихревого
аппарата.
3. В 2003 году на Стерлитамакском ЗАО «Каустик» внедрен барботажно-
вихревой аппарат для очистки и охлаждения дымовых газов с экономическим
эффектом 1731464 руб.(Патент РФ №2182843).
4. Передана техническая документация на ОАО «Сода» для внедрения
барботажно — вихревого аппарата для очистки и охлаждения газовых выбросов
(Патент РФ №2182843).
Автор защищает:
-
Новую конструкцию барботажно - вихревого аппарата для очистки и охлаждения газовых выбросов.
-
Расчетную зависимость для определения эффективности работы барботажно — вихревого аппарата с различным профилем лопастей завихрителя и эмпирическую математическую модель для расчета гидравлического сопротивления, учитывающую частичную потерю закрутки потока и наличие дисперсной фазы.
-
Результаты экспериментальных исследований аэрогидродинамических характеристик закрученного газового потока и эффективности работы барботажно
- вихревого аппарата в зависимости от профиля лопастей завихрителя.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на следующих конференциях: Республиканская научно - техническая конференция «Технологические проблемы развития машиностроения в Башкортостане» (г. Уфа, 2001 год); Региональная научно - практическая конференция «Пути коммерциализации фундаментальных исследований в области химии для
7 отечественной промышленности» (г. Казань, 2002 год); IV Конгресс нефтегазопромышленников России «Нефтепереработка и нефтехимия 2003» (г. Уфа, 2003 год); II Всероссийская научно - практическая конференция «Нефтегазовые и химические технологии» (г. Самара, 2003 год); Республиканская научно — техническая конференция «Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане» (г. Уфа, 2003 год).
Публикации, Основные результаты работы опубликованы в десяти научных трудах и получен один Патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, двух приложений и списка литературы из 121 источника. Основная часть работы изложена на 158 страницах, содержит 56 рисунков и 14 таблиц.
