Введение к работе
Актуальность работы Особенностью любого химико-технологического процесса является наличие значительного количества аппаратов, емкостей, бункеров, трубопроводов и другого оборудования, работоспособность которого определяется состоянием внутренних поверхностей. Отложения и загрязнения на внутренних поверхностях нарушают чистоту стенок, сужают проходные сечения, изменяют гидродинамическую обстановку, эффективность теплопередачи, массообменные характеристики технологических процессов Налипание и сводообразование неметаллических отложений и загрязнений на стенках технологического оборудования, нарушая технологический режим, снижают производительность процесса, вплоть до полной остановки производства К производствам, требующим решения этих проблем, относятся нефтепереработка, химические производства, строительная индустрия, производство строительных материалов, пищевая промышленность, горно-обогатительное производство и т д Таким образом, дезинтеграция налипших материалов является одной из важных нерешенных проблем современного промышленного производства, ограничивающих эффективность технологических процессов
Адгезия частиц пыли и порошков обусловлена силами, которые зависят как от свойств контактирующих тел, так и от свойств окружающей среды Силы адгезии - молекулярные, электрические кулоновские, капиллярные - определяются различными физическими механизмами взаимодействия частицы и стенки, зависящими от свойств и состояния поверхности, внешних факторов, формы и размеров частиц, времени взаимодействия
Существующие методы дезинтеграции неметаллических материалов на внутренних поверхностях технологического оборудования механический, физический, химический, физико-химический, химико-термический имеют ограниченные технологические возможности, незначительную эффективность, высокую трудо- и энергоемкость, необходимость остановки всего технологического процесса Из существующих наиболее перспективным методом очистки является механический, при котором очищаемую поверхность подвергают упругой деформации Этот метод позволяет производить дезинтеграцию отложений на внутренних поверхностях технологических аппаратов без остановки процесса Упругую деформацию можно осуществлять путем возбуждения колебаний одиночными механическими импульсами при помощи электромагни-
тов или электромагнитных полей, при этом амплитуда колебаний, не должна приводить к остаточным деформациям стенки и деструкционным изменениям в конструкционном материале
Недостатками магнитно-импульсных устройств, создающих упругую деформацию, являются невысокая эффективность очистки, тк не всегда есть возможность установить нужное количество исполнительных органов (индукторов) по технологическим условиям проведения процесса, а также из-за необходимости дополнительных крепежных конструкций Стационарное размещение индукторов ограничивает возможность обрабатывать большие технологические площади
Таким образом, исследование и разработка переносных устройств для дезинтеграции поверхностных отложений на стенках технологического оборудования является актуальной задачей
Цель работы: стабилизировать эффективность гетерогенных процессов с дисперсной твердой фазой путем дезинтеграции поверхностных агломератов и отложений локальными упругими колебаниями, возбуждаемыми мобильным магнитно-импульсным индуктором
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
исследовать механизм процесса адгезии пыли и порошков на внутренних поверхностях технологического оборудования;
разработать критерии дезинтеграции пылепорошкового слоя на поверхностях,
теоретически и экспериментально исследовать влияние ударной волны на металлическую поверхность в условиях упругого деформирования,
разработать методику расчета и конструкцию переносного индуктора для получения ударной волны необходимой силы,
изготовить экспериментальную установку для исследования процессов дезинтеграции неметаллических отложений и загрязнений внутренних поверхностей аппаратов при помощи переносного индуктора,
экспериментально изучить процессы дезинтеграции материалов на моделях аппаратов ударными волнами с электромагнитным возбуждением
Научная новизна 1 Получен критерий отрыва от стенки адгезированных частиц пылепорошко-
вого монослоя при ударном воздействии на стенку.
-
Получен критерий разрушения слоя налипших загрязнений при упругом деформировании стенки
-
Получена необходимая для очистки энергия ударной волны, не вызывающей остаточной деформации стенки
-
Получены формулы для оценки средней интенсивности деформации обрабатываемой поверхности при точечном ударном воздействии
-
Разработана методика расчета электромагнитного индуктора для импульсного возбуждения упругих колебаний стенки
-
Из условия равномерной обработки поверхности определены точки нанесения ударов и промежутки времени между ними
-
Экспериментально установлены закономерности дезинтеграции налипших пылепорошковых материалов ударными волнами, возбуждаемыми переносным электромагнитным индуктором
Практическая значимость Предложенная методика расчета дает возможность определять оптимальные конструкционные соотношения для изготовления различных по назначению переносных электромагнитных индукторов
Установка с переносным индуктором принята к внедрению на ОАО «Ангарский азотно-туковый завод» ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» (ОАО «АНХК») Ожидаемый экономический эффект составляет 5540 тысяч рублей в год
Создана экспериментальная установка с переносным электромагнитным индуктором для обработки внутренних поверхностей производственного оборудования без остановки технологического процесса
Разработана и создана экспериментальная установка для исследования ударных волн на металлической поверхности
Экспериментальная установка по применению импульсных электромагнитных полей в различных технологических целях используется в учебном процессе Ангарской государственной технической академии
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них одна в издательстве, рекомендованном ВАК РФ
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из'
введения, 6 глав, заключения. В диссертации содержится 149 страниц машинописного текста, список литературы из 121 наименования, 22 таблицы, 39 иллюстраций и 3 приложения
