Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей в химической и текстильной отраслях промышленности является реализация малоотходных технологий путем повышения экологичности технологических процессов за счет реализации резервов экономии тепловой энергии и снижения сырьевых потерь. Например, одним из наиболее энергоемких процессов на химических и текстильных предприятиях является процесс распылительной сушки, сопровождающийся уносом пылевой фракции высушиваемого материала и загрязнением окружающей среды. При этом потери теплоты с выбрасываемой паровоздушной смесью (ПВС) достигают 80% от технологической теплоты, необходимой для осуществления технологических процессов и уносом до 15% высушиваемого материала.
Как следует из анализа литературных и патентных источников, перспективным направлением повышения экологичности и энергоэкономичности тепломас-сообменных процессов является использование вихревых центробежных скрубберов с управляемой гидродинамикой, позволяющих одновременно с улавливанием содержащейся в парогазовых выбросах пыли утилизировать и их теплоту. Однако многие вопросы работы вихревых скрубберов в настоящее время не исследованы. Поэтому исследование процессов в вихревых скрубберах и разработка инженерных методов расчета является актуальной научной и инженерной задачей.
Цель работы - на основе теоретических и экспериментальных исследований вихревых центробежных скрубберов разработать инженерные методы их расчета и модификации конструкций аппарата, обеспечивающие повышение эффективности процессов пылеочистки и снижение энергетических затрат на проведение тепломассообменных процессов.
Научная новизна.
Разработано математическое описание гидродинамики многофункционального вихревого аппарата, позволяющее определить поля скоростей газовой фазы.
Предложена математическая модель движения частиц пыли и процесса осаждения пыли на каплях и пленке жидкости в вихревых многофункциональных аппаратах.
Получено математическое описание движения капель жидкости в аппарате, позволяющее рассчитать время их нахождения во взвешенном состоянии.
Применительно к вихревым скрубберам получено численное решение системы дифференциальных уравнений для определения эффективности пылеулавливания в зависимости от коэффициента орошения и скорости движения газового потока.
Предложено математическое описание процессов тепломассообмена в вихревом скруббере и получены критериальные зависимости для коэффициента интенсивности тепломассообмена.
Практическое значение работы.
Разработана модифицированная конструкция вихревого многофункционального скруббера, предназначенного для решения задач пылеулавливания и утилизации теплоты паровоздушных выбросов.
На основании полученных критериальных зависимостей разработаны инженерные методы расчета и алгоритм их реализации для вихревых многофункциональных скрубберов, предназначенных для очистки выбросного технологического воздуха от пыли и утилизации теплоты нагретых парогазовых выбросов.
Даны рекомендации по использованию вихревых центробежных скрубберов в системах пылеулавливания и утилизации теплоты пылегазовых выбросов, которые уже нашли применение в промышленных производствах.
Обоснованность научных положений и выводов обусловлена применением корректных теоретических предпосылок, современных математических методов решения задач и обработки экспериментальных данных, а также хорошим соответствием теоретических результатов и экспериментальных данных.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на семинаре РАН «Тепломассообменные процессы с твёрдой фазой» (2007г.); международном совещании РАН, посвященном столетию со дня рождения академика Жаворонкова Н.М.; международных научно-технических конференциях: «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства» (Витебск- 2006г.), «Текстиль - 2008», «Текстиль - 2009» (Москва 2008, 2009), «МКХТ» (Москва-2008, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы из 120 наименований. Работа изложена на 132 страницах, содержит 70 рисунков и 9 таблиц.
