Введение к работе
Актуальность проблеми. Процессы образования и разрушения пен легат в основе'многих технологических операции химической, нефтяной, горно-ручной, микробиологической, .пишезой и ряда других отраслей народного хозяйства.
Пена,, как дисперсная система, о энергетической точки зрения является термодинамически неустойчивой за счет избытка в кеП поверхностной энергии. Происходящие Ь пене процессу направлены на уиешзение внутренней энергии до разновесного значении. Следова-тсльио.с течением времени пена должна раз; длиться на исходные фази - яидкость п газ. Поэтому образование пен неразрывно связано с их дальнейший разруиеииеи.
Из шюгообразня процессов образования а разрушения пен в данпэП работе рассмотрены вопросы образования ъысокократннх пен для подавления пили, пневноиеханический способ разруаения нязко-крзтиих пен и разрупение пен каплями распыленной жидкости. '
Эгоноыия энергетических ресурсов, создание зысокозффектив-його оборудования, интенсификация технологических процессов и рз-печпе экологических проблей являются вагнейпини задачами в нзсто-яазо время.
Еазкныи проблемами современного производства является очистка воздуха от пыли и локализация всточникоз пилевиделенян. Пылевые выбросы нкеят иесто в промышленности иинеральках удобрения, строительных сипучих ыатеркалов, синтетических иоссях средств и т.д. Одним пз перспективних методов подавления паля является пеи-ннй кетод, обеспечпвавпиа падвгное '.ранпрозакяе зкбросоз, снмзе-пт:е вторичного пылеобразованяя, больауз плопадь контакта фаЗ. Затраты на пенообразователи, стоимость которых достаточно высока, еоставлязт ос?;ознуз часть данного кстодз,. Itpairo того, по условиям яекоторнх. тахиолопгпесгатх процессов кахладизаэтся квсгкпэ ограничения гта злагосодерзашіе пылящих кзтзрлалэз, гступааоях з коптагс? ; пеноЯ. Реивпие даккол зробленії связано с созданязи зисогократ-їих т по генераторов. Заикой яздчгтсгт таїла задача ззая»:адвГ.стзия іастяпн пыли с пєіїой, рзпегше ;:отороП позволит пгпзплзао stdnriTt олшнну п?нннх з кранов для укритая техкаг.зг:нзг*ня* і^аятияз г, з;ь енсизнки обга?озаьиги гшди.
Іїногие процессы реализуется на основе многокомпонентных сред-. При этой характерным является интенсивное ценообразование, вызываемое наличием в растворах поверхиостноактивных веаеств (ПАВ), lie— нообразование приводит к ышкенио рабочих объемов оборудования и тем самым к нарушении технологических рекикоЕ, а такае к выбросай ценных продуктов. При этом происходит загрязнение окружающей среды. Поэтому удаление избытка пенной структури, разделение ее на исходные фазы и возврат' в технологический процесс является вавноИ прикладкой задачей,
Наибольшее распространение получили механические спосооы разрушение пен. Они имеют сравнительно низкие удельные энергозатраты б сравнение с другими способами, Кроне того при воздействии на пенную структуру механические способы исключают гибель дрожжевых'клеток. Однако сложность описания движения ленных потоков в аппаратах л устройствах объясняет недостаточность теоретических исследований процессов ыеханического пеногашевия. Б связи с этим актуальным является создание методов расчета механического пенс-гашения на основе теоретических и экспериментальных исследований эффективных установок для разрушения пен,.
Работа выполнена на кафедре промышленной санитария и охраны
труда Кировского политехнического института в рамках" программы Мин
вуза РСФСР "Человек и окрударщая среда1*', на XII пятилетку, ввфр те
мы 05.02.01.ЬО, * »
рль,работы, Повышение ^эффективности пенного способа пылепо-
давдения за счет использования пен высокой кратности. Разработка и
Исследорание генератора высокократной пены при значительном умень
шении удельного расхода пенообразователя и создание, на этой основе
систем пенного подавления пыли в местах ее образования. Цовыиешш
эффективности пневмомеханического и гидравлического способа разру
шения пен. Разработка и исследование установок для пневмомеханичес
кого и гидравлического разрушения пен. Создание методов расчета ап
паратов для образования и разрушени'я пен на основе теоретических и
экспериментальных исследований гидродинамики всплывания сферических
газовых' пузырьков, процесса в з аиш действ їй твердых пылевых частиц
с пенным слоем, разрушения пены в коническом сопле и каплями распы
ленной жидкости, Внедрение результатов исследований и разработок в
промышленную и научно-исоледоват'ельс. ую прантику. '
Научная новизна. Разработан'новый генератор высокократной пены.
, г
(а.с. І ІІ77509 Б.К. 1985. J 33), создяц «зїод его расчета. Иссле-доглно влияние геометрически и гидродинамических параметров поно-генератора на кратность образующейся пени с использованием теории иатенатическог' планирования эксперимента. Для исследованной области факторного пространства получено уравнение рэгрзссии для ее определения. Максимальная кратность пена, достигнутая в опытах, составила 95СО единиц.
Полечены формулы для расчета скорости всплывания сферических
газовых пузырьков, р аноиавъно-вязкой яидкости с учетом газосодер-
аания система и влияния ПАВ. .
Предлагается теоретическая зависимость для расчета трсбуеыой тодвины пенного экрана, полностьо задергчвзвпего тзердые пылевые частицы, допЗлненная поправочним эипиричес"ким коэффициентом. Определен оптииун кратности, лежавши в пределах ЗССО - 3500 единиц и соответствуший шшшальноиу расходу раствора пенообразователя при взаимодействии с пылями различного состава к г.исперсноста.
Разработаны способ и устройство для распиливания нидгостеЯ (а.с. 1199275 Б.И. І9В5, J 47, а.с, JT 1452604 Б.П.'І9Є9, і 3); ^тройство для отбора проб из факела распнлеяно.1 нидкостп (а.с. JJ І26І720Б.ИЇ 19 Еб, t 37); устройство, для разрушения пеан-(а.с. і L535575 Б.И. 1990, 12).'
Теоретически и экспериментально исследовано разрусенио пен ірн течении их в устройстве для разрушения пен и при оросепип кап-іями распыленной дидкости. Предлонена физическая ыодвль разделишь енн яа исходные фазы. Созданы кетодм расчета гидравлического п невиоиеханического разрушения пеп.
Практическая ценность. Разработанные кзтоди расчета били ис-эльзоваин при проектировании сйстс легшого пняеподайления, про-яшлеяных установок для гидравлического п пневікпіохапическо'го раз /іїіения пен:
fa Кирозо-взпецком заводе аинеральннх удобрений для герметизации юходоп ленточных транспортеров через стенные проеин; на технологических линиях подготовка сирья „ПО "Гораиьстройгятеря-ы" для герметизации узлов пересилки сУпучпх х-атераалоя пр:і их экспортировании на конвейерных лентах:
в Сибирской филиале ПШРОРУДА при проектирований систем дробленая транспортирования рулы на прздпрлягпяя НПО Спбруда; на аэро.енках очистных сооружений Шї'ровек'с-го ілзхового коїйипзта
при расчете с ютеи пеногзшг.шя;
- на Кировской биохиническої' и Волжска.' гкдролигнои заводах :;ри
расчете и проектировании установо и для разрушения дрол^еиых лен,
Экономический эффект от использования результатов работы составляет 157 тыс. рублей в гол. Кроне того внедрение систеи г.енного пылешшвления .дли герметизации пилеЕих Еіібросов, гидравлического пеногашения на /.уроженках очистных сооружений, а так*е форсунок для кокрои очистки газов дает значительный экологический зЦект.
Апробац.ія работы и публикации. Основные результати работы докладывались, обсуждались и экспонировались на следующих їшнферен-цин'х, совещакинх и виставках: научно-технических конференциях КХТИ в 1975, 1990 гг.; республиканской совещании по реологии и , ерера-ботке полимеров (Казань, 197ч г.); ,V всесоюзної! конференции по тен-лоиассообыену (Минск, 1976 г.); всесоюзной научно-тсхничессоп конференции "Процессы и аппараты производства полкіх-ров, нетоды и оборудование для переработки их в изделия" (1'оскЕа, І9&6 г.); научно -технических конференциях КпрПИ в 1976 - Є7 гг.; научно-техническое конференции "Ученые и изобретатели народному хозяйству области" (Киров, 1965 г.); иаучцо-техничесюн конференции "Разработка и внедрение безотходных технологий, использование р-оркчннх ресурсов
- пути повышения эффективности производства" (Киров, 191-6 г.); в;-«
союзной научно*, конференции "Математическое моделирование сложных
хииико-технологических систеи" (Казань, І9Є8 г.); зональной конфе
ренции "Технологические аспекты охраны окружающей среды" (Пенза,
1919'г.); научно-технической конференции "Безотходные технологии!!
и использование вторичных ресурсов" (Киров, 1989 г.); тематической
выставке "экологическая обстановка в ряде регионов "Россиг.""аВДНХ,
павильон "Охрана природи"1 (Москва, 1991 г.).
Основное содераание диссертации опубликовано в ч5 работах.
Структура и обье«<>работ»3. Диссертация состоит из введения, се-и:х глав, заключения, списка литературы из 29ч иаименовакий к при-эшсния. Она содераит ІЄч страницы машинописного текста, 56 рисунков г,о тексту, 19 таблиц и копии акїсп внедрения результатов исследований. Общий объем работы составляет ЗОБ страниц.
Личное участие. Основные результаты получены лично автором. В диссертаций обобшени результаты исследований, выполненных автора сашетоятелыю и в сотруднцчестве с двумя аспирантами, у кото-рай ой являлся соруководителем.