Введение к работе
Актуальность работы. Электролизные провесы сопровождаются выделением вредных веществ в воздушную среду гальванических' цехов, откуда через вытяжные вентиляционные системы воздух выбрасьь вается в атмосферу.
На ряде производств концентрация вредны:-: веществ в воздушном пространстве гальванических цехов в 3 - 10 раз превышает ГШК.
Из множества гальванических электролитов наибольшую вредность представляют хромовый ангидрид, серная кислота, щелочи и растворимые соли никеля, которые вызывают типичные профзаболевания операторов гальванических иехов.
Известны традиционные меры, способствующие улучшению качества систем вентиляции гальванического производства и повышению эффективности мероприятий по защите окружающей среды: укрытие поверхности раствора защитными крышками и шутками, пластиковыми поплавками, применение пенообразователей, в том числе различных ПАВ, которые вводятся в состав электролита и z.t\ .
Однако, названные меры и способы обладал- рядом недостатков:
-
Системы аспирации никогда не дают высокоэффективного результата из-за". С а) наличия зон наибольшего выделения кгпель, недосягаемых действию бортового отсоса, С б) баипасировакіл вентиляционных потоков:
-
Происходит безвозвратный выброс в атмосферу пенного сырья.
Е связи с этим электрические методы удаления вредностей и очистки воздуха представляют наибольший интерес ввиду ряда достоинств: доступность, компактность, мальв материалоемкость и энергоемкость, сравнительно малые размеры, удобство эксплуатации, управляемость и др..
Все вышеизложенное определяет актуальность комплекса теоретических и экспериментальных исследований, связанных с необходимостью выявления закономерностей формирования электрических зарядов капель во внешнем электрическом поле, что необходимо знать при конструировании и расчете электроуловителей.
Кроме того, актуальность работы связана с недостаточной изученностью закономерностей процесса барботажа и капельного уноса, необходимых для практического применения при поиске путей уменьшения выброса аэрозолей и улучшения услс-зип труда в гальваническом производстве.
Цел* ряКптьт Настоящая работа имеет свозя целью исследова-
- A -
ниє npcrecca барботажа и капельного уноса применительно к решению прсслемы улучшения воздушной среды в помещениях гальванических цехоз, составными частями которого являются разработки: а.надпсверхностного электроуловителя гальванический аэрозолей: 6. прибегав и методов контроля вредных выбросов в атшеаеру иэ
гальванических ванн: в.метоглки подбора малоуносного режима работы гальванических ванн.
Оскэаная идея работы состоит в исследовании процессов выброса и злБКТроулавливакия вредных веществ, выделяемых в еоздушную среду г.ри работе гальванических ванн, с целью создания неповерхностного злектроулоьителя, место которого выбирается в области максимальной локализации аэрозолей.
Методы исследования включали анализ и обобщение исследовании других авторов, математическое и физическое моделирование. Фото- и киносъемку, обработку экспериментальных результатов методами математической статистики с применением ПЭВМ,, апробацию теоретических положений по основам злектроулавливания в лабораторных И 2аЗОДСКИХ условиях.
Д::тойєрность результатов : В опытак применялись покаленные реактивы марки ХЧ. Е особых случаях растворы приготавливались кг оидистиллате. Методики анализа С определения концентрации отдельна ионов) соотЕетствовали ГОСТ 10671 - 63.
Стандартные гальванические ( никелевые и хромовые j растворы N 1-2 готовились по ГОСТ Q. 073 - 75. ГЩК выбросов бралась из ГОСТ IS. 1.005 - 88.
Случайные ошибки обрабатывались методом трех "сиги". Для построения прямых линий из числовых массивов использовался метод наименыих квадратов.
На-.-чная новизна работы состоит в том, что:
установлены важные закономерности, раскрывающие взаимосвязь элементарных процессов в динамике газожидкостных дисперсий, а также количественные и качественные зависимости основных характеристик оарботажа от его режима и свойств жидкостей:
разработана методика определения злектрокинетического потенциала на границе жидкость-газ по результатам измерения эффекта Дорна на Бсплываших пузырьках:
величины электрокинетического потенциала использованы для вычисления заряда свободных капель, выбрасываемых из водных растворов электролитов:
разработана методика измерения заряда капель во внешнем электрической поле:
на основе полученных закономерностей разработаны математический аппарат и пакет программ для решения задач злектроулавливания:
- результаты исследования использованы при разработке опти
мальных конструкций злектроуловиталей капельного уноса и выборе
их рабочих параметров.
ГЪактичйг.отда результаты :
-
Разработаны и испытаны три конструкции надповерхносткых злектроуловиталей для защиты воздушного пространства рабочих пометений от выброса вредных электролитов из гальванических ванн, одна из которых имеет положительное решение Ы 5061606/26/041410 от 21.11.94 на выдачу патента на изобретение.
-
Разработан прибор, выявляющий характер генерации пузырьков в жидкость путем контроля изменения давления газа в объеме под капилляром. Прибор может быть использован для измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления пузырька.
-
Разработаны фотометрический прибор для определения интенсивности капельного выброса окрашенных жидкостей и методика его применения для определения безуносных режимов барбротажа.
-
Разработаны методики:
а. выбора малоуносного режима барботажа;
б. измерения заряда капель во внешнем электрическом поле, ко
торая может быть использована для расчета рабочих параметров и
режимов устройств, улавливающих вредные аэрозоли, получаемые
при барботировании жидкостей газами.
-
Использованы результаты измерения злектрокинетического потенциала для определения зарядов выбрасываемых капель.
-
Предложены практические рекомендации по снижению выброса капель из растворов, содержащих вредные вещества, и при расчетах сепарирушдах устройств на основании зависимостей высоты взлета и ионного состава выбрасываемых капель от глубины генерации пузырьков и состава раствора.
Реализация работы : Научные результаты работы нашли отражение в следуицем:
-Разработан и передан для реализации заводу СИИТО технический проект надповерхностного злектроуловителя аэрозолей гальваниче-сеого производства. Конструкция злектроуловителя защищена автор-
ским свидетельством.
На запит.' выносятся положения:
Капельный укос - кумулятивный процесс, связанный с перемещением микроскопических масс вещества;
Установлена взаимосвязь параметров барботажа со свойствами жидкостей и режимам барботажа:
Интенсивность выброса жидкости в виде капель определяется поверхностным натяжением» плотностьв. вязкостью жидкостей и наличием ПАВ. Важнейшим параметром пузырьков, определяющим интенсивность выброса капель является их размер.
В основу метопа зондирования поверхностного слоя жидкости каплями может быть положен факт, что при формировании капельного уноса отрывается весьма тонкая часть его:
Модели элементарных процессов:
Методики:
а. использования Фундаментальной кривой "унос-раскол" для еь-
бора безунссных режимов, а также в необходимых случаях - режима
максимального укоса:
б. Фотометрического измерения интенсивности капельного уноса ;<
применение экстраполяции для ее определения на разных высотах:
в. получения и использования распределения капель по высоте
С при измерении заряда капель и при расчете элементов конструк
ции злектраудовителей , а также эффективности их работы).
Апробаии.~ работы: Основные положения и результаты работы докладывались к получили положительную оценку на научных всесоюзных и региональных конференциях: Москва, Ленинград, Минск,Воронеж, Уфа, Новочеркасск, Ростов-на-Дону.
Практические результаты работы апробированы на заводах: Ростсель-
маш. Специнструмента и технологической оснастки, авиаремонтном
412 ГА, Ростовсантехника. Металлоизделий п. о. "Возрождение" г.
Новгород, заводе "РУБШ" и Новочеркасском электровозостроительном.
Публикации: Результаты исследований по теме диссертации из
ложены в 24 работах,включая 1 патент. —
Объем и структура работы: Работа изложена на 145 стр. и состоит из введения, шести глав, выводов, списка цитируемой литературы из 134 источников , 9 приложений, 54 рисунков и 24таблиц.
