Введение к работе
Актуальность темы. С каждым годом растет степень воздействия хозяй-венной деятелькостн челозска на воднье ресурсу увеличивается потребление дыи повышаются требование к ее качеству. Технологические среды процессов дошдготовни представляют собой прнроднью и технические дасперсные слеші, имеющие большой разброс параметров. Качество очистки воды от гидрс-[сперсных включений определяется эффекгивностыо управления процессами агуляции и фшкутиции
Автоматическое управление этими процессами невозможно без измерения да качественных параметров, среди которых электрокинетический потенциал КП) явшется наиболее информативным. Элекгрсжинетический потенциал -это раметр, характеризукхций эффективность электростатического взаимодейст-іячастиц в гидродисперсньк системах. В настоящее время отсутствуют прибо-і и системы, способные обеспечить оперативный контроль по этому парамет-'. Ь^бхсдимость создания приборов контроля электрофизических характерник для решения проблем управления процессами водоочистки определяет ак-альнссть темы диссертации
Связь работы с научными темами. Тема диссертационной работы соот-TcrBjieT одному из научных направлений кафедры автоматизации производст-нных процессов и электротехники Белорусского государственного технологи-ского университета Часть иеследовшшй проводилась в рамках грантов Бело-сского республиканского Фонда фундаментальных исследований для молодых ієиьк ФФ95-О08 «Разработка теории, методов, алгоритмов и устройств ком-ексной оценки и использования слабых эффектов, полей, сигналов для ресур-сберегатопцтх технологий и производств» и Т98М-117 «Теоретические иссле-вания периодически нестационарных потоков ііідродисперсньк сред дли по-роения преобразователей информационных промышленных систем».
Цель я задачи исследования. 1льк> работы является исследование элек-Оцзитческпх явлений, в частности эластрокинетичеоагХз и построение на их нове измертпельных преобразователей ЖП колшидных растворов; а также зработка и исследование моделей электрогатетических преобразователей КПр), новых методов и структур устройств, обеспечивающих измерение С,-ггенциала
Для достижения поставленной цели необходимо решить следукхцие зада-с
- выполнить анализ методы измерения ЭКПи обосновать выбор наиболее "'одного по ехжскупности параметров первичного преобразователя;
получить зависимости информативного параметра от свойств исслзду* мой средыи конструктивных особеаностей преобразовахепя;
разработать новый принцип построения первичных преобразователе ЭКП с уменьшенным влиянием релаксационных процессов на точность измер< ния;
провести анализ влияния геометрических параметров, гнлродинамичг ских условий и фшико-химических свойств дисперсных систем на динамическЕ свойства чувствительных электродов;
разработать структуру первичного преобразователя комплексной оценк электрофизических свойств дисперсных систем.
Объект н предмет исследования. ГЪрвичные преобразователи непрерьд ного измерения электрофизических характеристик щдродисперсий для систе коїггроля и управления тегшологическими процессами водоподготовки.
Методология и методы проведення. Мегодажа теорепмескіїхіїоследок ний базировалась на математическом аппарате решения дифференциальны уравнений элегарогидродинамивд, гармоническом и статистическом анализ информативных сигналов.
Научная новизна. Г|зедложена методика наблюдения и теория электрс кинетических явлении в нестационарном гидродинамическом потоке щелеват капилляра
№ основе электрогидравлической модели алектрокинепіческих процессе разработана методика определения информативного параметра в первичны преобразователях ЭКП, на базе которой получены характеристики преобразок телей с подвижным элементом.
Лредложена измерительная схема первичного преобразователя, разработа комплекс мероприятий по оптимизации его конструкции.
Разработана методика оценки динамических свойств чувствительных злев тродов преобразователя.
Обнаружен эффект влияния высокочастотного электрического поля н чувствительные электроды в зависимости от положения подвижного элемента
Цэедложена структура комбинированного преобразователя электрофизх ческих характеристик гидгюдисперсий, способного обеспечить одновременно измерение ЭКД электропроводности и вязкости.
Практическая значимость. Цэедложеиные принципы построения могу быть положены в основу разработки электрокинетических преобразователей Разработана методика построения первичных преобразователей и структур обешечивакхцих возможность автоматической дозировки реагентов в процесса очистки сточных и природных вод. Оригинальность разработанной конетрукцг первичного преобразователя загцищенаположительным решением от 1810.98 п
заявке на патент РБ № 960315 24.06.96 «Устройство для измерения злектрокине-тического параметра дисперсной среды».
Результаты работы могут найти применение в отраслях лгюмышлеякосщ связанных с реагентной стабилизацией и дестебилизацкей дасгтерсних систем, в частности в процессах флокуляции и коат^ігаїдаи, для псхггроения систем автоматического контроля и управления. Г|хэведена апьшю-промьшгленная апробация прибора измерения электрокинетических хвракгерисгик для контроля качества очищаемой воды и косвенной оценки жесткости технической воды
йлользование автоматических систем управления пгюцессями реагентной стз51сисацю1 и дестабилизации гидродисперснык систем с прггменешем контроля электрокинетических свойств обеспечивает экономию реагентов в среднем до 20-30%. Шедрение приборов контроля ЭКП в процессах водоподготовки позволяет повькить степень очистки, что приводит к уменьшению влияния остаточных включений в технической воде на работу теэяолэгичвского оборудования и на качество ігродукции. Цэименение датчиков контроля ЭКПпозволило достичь высокого качества реагентной очистки питьевой воды и упростить технологические схемы дальнейшей водоподготовки (к примеру, исключить хлорирование).
На защиту выносятся следующие основные положения:
методика определения информативного параметра ЭКЦэ, учитывающая геометрические характеристики конструкции, параметры коллоидеюй системы и измерительной схемы;
принципы построения первичных электроквдетичесхих преобразователей на основе нестационарных эокктрокинетических явлений в щелевом капилляре;
структура первинного преобразователя для комплексного измерения электрофизических характеристик пщредисперсий: ЭКП, вязкости, эластриче-ской проводамости;
методика определения параметров схемы замещения чувстгятгелшых электродов первичных преобразователей;
структура измфительных преобразователей, обеспечивающая уменыпе-ние влияния короткаимпульаазх ттизкочзстотных помех.
Личный вклад соискателя. Автор диссертации принимал непосредственное участие в постановке задач исследования, разработке, наладке первичного гфеобразователя, изготовлении и наладке измерительных схем, проведении научных экспериментов, обсуждении результатов экспериментальных данных и их научной итїртретации, в подготовке докладов и публикаций, проведении опыг-нсьггромьшгленньк испытаний первичного преобразователя.
Апробация результатов диссертация. Основные результаты диссертационной работы докладывались на- республиканской конференции <сАвтомашческий контроль и управление производственными процессами»
(Минск, 1995г.), меящународаой научной конференция «Цроблемы промышленной экологии и комплексная утилизация отходов производства» (Витебск, 1995г.), международной конференции «Разработка импортозамеироших технологий и материалов в химико-лесном комплексе» (Минск, 1997г.), всеукраинской научно - практической конференции «Современная техника очистки воды» (Днегтгхшетровск, 1997), международной конференции «Автоматический кон-троль и управление іірои2гіодс]веяііьтмигірсдессамю>(Мшск, 1998г.).
Опублнкованность результатов. Основные положения диссертации опубликованы в 11-ти печатных работах. В их числе три статьи, одно положительное решение на патент, семь тезисов. Общее количество страниц опубликованы^ материалов 33.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характфистики работы, 5 глав, основных результатов и выводов, списка ис-пользуемыхисточников и приложений.
Объем диссертации - 139 листов мапшнописяого текста Диссертация содержит 79 рисунков на 41 странице, 1 таблицу паї странице, 286 источников на 24 страницах, 12 приложений на 78 страницах.
