Введение к работе
*
Актуальность темы. Проблема очистки промышленных газовых выбросов от вредных примесей в связи с непрерывно ухудшающейся экологической обстановкой становится в настоящее время одной из проблем, имеющих общенациональный характер. Особое значение она приобрела в нашей стране в силу того, что природоохранным мероприятиям не уделялось должного внимания.
В последние десятилетия строительство и реконструкция предприятий азотной промышленности велись по пути увеличения мощностей отдельных агрегатов и предприятий и сосредоточения в одном месте всевозможных производств связанных с переработкой синтетического аммиака. В связи с этим, азотно-туковые заводы занимают значительные производственные площади, атмосфера которых и близлежащих районов имеют сильную загазованность азотосодержащими веществами и аммиаком.
Существующие схемы очистки газов не всегда эффективны и требуют больших капитальных влогкений и эксплуатационных затрат вследствие того, что очистное оборудование состоит в основном из низкоинтенсивных аппаратов, традиционно применяемых в промышленности для абсорбции.
В связи с этим большой интерес представляет использование для целей очистки газовых выбросов вихревых аппаратов и, в частности, вихревых камер, отличающихся высокой пропускной способностью по газовой фазе, активным гидродинамическим режимом взаимодействия газа с жидкостью и компактностью проектируемых на их основе очистных устройств.
Однако недостаточная изученность физических явлений, происходя- щих в закрученных газолидкостных потоках при взаимодействии и сепарации фаз,препятствуют дальнейшему совершенствованию вихревых аппаратов и широкому использованию их в процессах газоочистки.
Цель работы. Опираясь на анализ технических решений вихревых
аппаратов, теоретические и экспериментальные исследования динамики
закрученного газожидкостного потока разработать вихревой аппарат об
ладающий, высокими массообменными характеристиками с тем, чтобы на
его основе усовершенствовать технологическую схему очистки газов от
аммиака. ...
*
В руководстве работой принимал участие к.т.н..доцент Овчинников л.А.
В конкретные задачи исследования входило: . 1. Анализ источников выбросов, содержащих аммиак, и способов его утилизации.
-
Проведение анализа технических решений вихревых аппаратов с целью выявления методов и средств увеличения удерживающей способности по жидкости и времени пребывания жидкой фазы в аппарате.
-
Разработка нового технического решения вихревого аппарата с высокой удерживающей способностью и временем пребывания эдтости в аппарате.
-
Исследование гидродинамических и массообменных характеристик предложенного технического репения с целью разработки методов расчета его эксплуатационных параметров.
-
Практическая апробация результатов исследования в промышленности.
Научная новизна. Рассмотрены и классифицировани способы повышения удерживающей способности в вихревых аппаратах. Впервые в работе представлены результаты гидродинамических закономерностей и выявлено наличие двух качественно отличающихся режимов работы вихревой камеры. Обнаружена область гистерезиса, в которой возможна работа вихревой камеры и в первом, и во втором режимах. Предложено техническое решение конструкции вихревой камеры, с помощью которого расширена область' второго режима, отличающегося более высокой удерживаощей способностью и эффективностью массообмена. Изучены закономерности изменения в вихревой камере удерживающей способности, времени пребывания жидкости, интенсивности ее перемешивания, гидравлического сопротивления и эффективности массообмена в зависимости от подачи газа, :пидкости и параметров закручивающего устройства.
Практическая ценность. Разработана и исследована конструкция вихревой камеры, на базе которой возможно проектировать аппараты для очистки отходящих газов и ряда других технологических процессов, требующих интенсивного взаимодействия газа с жидкостью. Исследован диапазон двух режимов эксплуатации вихревой камеры и получены регрессионные зависимости, характеризующие работу камеры в этих режимах. Лан анализ газовых выбросов на предприятиях азотной промышленности и показана целесообразность раздельной очистки газов высокого и низкого давления. Разработана новая технологическая схема очистки отходящих газов на производстве синтетического аммиака с утилизацией улавливаемого аммиака в углеаммонийиые соли. Представлены методики
инженерного расчета вихревой абсорбционной колонии для очистки газов и вихревого газожидкостного реактора для получения бикарбоната аммония.
Личное участие. Все основные результаты работы'получены лично автором. Использованные материалы других исследователей помечены ссылками на литературный источник.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: VIII Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энерготехнических машинах и аппаратах" (г.Ленинград, 19S0); IV Всесоюзной конференции молодых исследователей "Агауальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (г. Новосибирск, 1991); ежегодных отчетных научно-технических конференциях Казанского государственного технологического университета 1989 - 1995 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство на конструкцию вихревой камеры.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 207 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и. приложения. Список использованной литературы включает 111 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Иллюстрационный материал содержит 63 рисунка. Приложение содержит б таблиц.