Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время все более ужесточаются требования, предъявляемые к содержанию вредных примесей в отходящих газах от теплоэнергетических установок, технологического оборудования химического производства, гальванических установок. Однако, на сегодняшний день многие промышленные предприятия не оборудованы эффективными установками для очистки отходящих газов, а существующие методы (гравитационные, инерционные, электростатические, фильтрация и др.), часто не удовлетворяют требованиям эффективности и экономичности. В связи с этим, требуется разработка и внедрение простых и надёжных в эксплуатации аппаратов, обеспечивающих активное улавливание содержащихся в газовых потоках вредных примесей. Среди таких аппаратов значительные перспективы имеют устройства с центробежным псевдоожиженным слоем насадки. В связи с этим разработка научно-технических основ улавливания вредных примесей в аппаратах с трехфазным центробежным псевдоожиженным слоем и на их базе методов инженерного расчета аппаратов данного типа должна позволить преодолеть разрыв, существовавший между теорией и практикой, и научно обоснованно подходить к выбору аппаратурного оформления и технологического решения систем очистки газов, обеспечивающих эффективное улавливание взвешенных частиц и паров.
Проведённые исследования базируются на фундаментальных работах, которые в значительной степени принадлежат отечественным учёным. В этой связи Необходимо отметить авторов целого ряда монографий А.Г. Амелина, Н.А. Фукса, В.Г. Левича, С.С. Кутателадзе и М.А. Стыриковича.
На сегодняшний день сведений по гидродинамике и тепломассообмену в аппаратах с трехфазным центробежным псевдоожиженным слоем недостаточно для разработки методики их инженерного расчета. В связи с этим тема диссертации представляется актуальной.
Работа выполнена в соответствии с научным направлением ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Физико-технические проблемы энергетики и экологии» в рамках ГБ 2007.12 (Гос. регистр. 01.2.00.409970).
Целью работы являются проведение теоретических и экспериментальных исследований гидродинамики и тепломассообмена в центробежном псевдоожиженном слое насадки и разработка на их основе инженерных методов расчёта аппаратов для очистки отходящих газов.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Моделирование процессов гидродинамики и тепломассообмена в трехфазном центробежном псевдоожиженном слое.
2. Проведение экспериментальных исследований гидродинамики и
тепломассообмена в трехфазном центробежном псевдоожиженном слое.
-
Проведение экспериментального исследования аппарата для очистки газов от вредных примесей.
-
Разработка методики инженерного расчета конструктивных и режимных параметров аппарата.
Научная новизна:
- разработаны модели процессов тепломассообмена в центробежном
трехфазном псевдоожиженном слое и установлены закономерности
распределения в нем температур газообразной, твердой и жидкой фаз;
получены и экспериментально подтверждены аналитические зависимости, позволяющие определять коэффициент гидравлического сопротивления, межфазный коэффициент теплоотдачи и коэффициент очистки газов;
разработана конструкция устройства для очистки газа с центробежным псевдоожиженным слоем, позволяющая повысить эффективность очистки отходящих газов на промышленных предприятиях, новизна которого подтверждена патентом на полезную модель;
- разработана методика инженерного расчета аппарата для очистки
газов и определены его оптимальные конструктивные и режимные
параметры.
Практическая значимость работы.
Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в качестве научной основы для дальнейших разработок в области очистки промышленных газов от вредных примесей.
Полученные математические модели, аналитические и эмпирические зависимости представляют собой необходимую теоретическую базу для создания методики инженерного расчета и проектирования аппаратов для очистки газов с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем.
Результаты диссертационного исследования внедрены в практику ЗАО «Гидрогаз» г. Воронеж, а также используются в учебном процессе в дисциплине "Котельные установки и парогенераторы" на кафедре "Теоретическая и промышленная теплоэнергетика" ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции и Российской научной школе «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий (Инноватика)» (Москва-Сочи| 2003); Международной конференции и Российской научной школе «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий (Инноватика)» (Москва-Сочи, 2005); II Международной научно-технической конференции «Современные
энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005» (Москва, 2005); IV Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2009); научно-технических конференциях молодых учёных, аспирантов и студентов «Физико-технические проблемы энергетики экологии и энергоресурсосбережения» (Воронеж, 2004-2009); X Всероссийской научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов «Научные исследования в области транспортных, авиационных и космических систем (АКТ-2009)» (Воронеж, 2009).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 научных работах, в том числе 3 - в издании, рекомендованном ВАК РФ, получен патент РФ на изобретение.
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1,4,8,12] - разработка конструкции аппарата для очистки газов с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем и обоснование принципа его работы; [2,5] -проведение эксперимента и обработка опытных данных; [3] -моделирование процессов гидродинамики и тепломассообмена в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое; [6,7] - анализ современного состояния аппаратурного оформления процесса очистки газовых потоков; [11] - анализ схем и конструкций аппаратов с трехфазным псевдоожиженным слоем.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и результатов работы, библиографического списка из 88 наименований, 6 приложений. Основная часть работы изложена на 142 страницах, содержит 44 рисунка и 4 таблицы.
Похожие диссертации на Гидродинамика и тепломассообмен в аппарате для очистки газов с трехфазным псевдоожиженным слоем
