Гатілов К. О.

Сортировать по умолчанию названию
  • ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ АПАРАТУ З ПСЕВДОЗРІДЖЕНИМ ШАРОМ ТА ЦИРКУЛЯЦІЙНИМИ ВСТАВКАМИ

    Процес утворення гранул пошарової структури з рідких гетерогенних систем є утворення мікрокристалічних шарів з мінеральних речовин, на поверхні яких осаджуються колоїдні частинки органічних речовин. Експериментально встановлено, що найбільш доцільно проводити процес шляхом ізотермічної масової кристалізації, при якій інтенсивність підведення теплоти визначає розмір мікрокристалів. При цьому реалізується двостороннє підведення теплоти до надтонкої плівки від нагрітих гранул та від теплоносія. Окрім того газовий теплоносій одночасно виконує роль зріджуючого агенту та суцільного середовища для процесів переносу. В цих умовах коли необхідна поверхня масообміну в 4 – 5 разів перевищує поверхню теплообміну, процес має реалізовуватися в апараті при підтриманні співвідношень Н/Dап > 3, [1]. Тому для забезпечення пошарового механізму гранулоутворення необхідне регулярне надходження частинок через основні технологічні зони: зрошення, інтенсивного тепло- та масообміну, зону релаксації. Для перевірки фізичної моделі [2] рисунок 1, були проведені експериментальні дослідження гідродинаміки псевдозрідженного шару та досягнуто значень кратності циркуляції Кц = 0,06…0,14 (1/с) при числі псевдозрідження Кw від 2,0 до 3,5 [3]. При цьому лише частина зернистого матеріалу переходила в бічні зони I та III, що в результаті призводило до пульсацій в центральному висхідному каналі. Цього можна уникнути застосувавши розподільний пристрій у верхній частині апарата над вставками [4] рисунок 2. А кластер зернистих частинок який сформувався на вершині фонтану після досягнення нульової швидкості рухається вниз. Проаналізувавши жорсткі аеродинамічні умови, рух частинок, що знаходяться на різних відстанях від осі, видно, що частинки максимально наближені до осі апарата знаходяться в найгірших умовах, бо висота над вставками мінімальна (ΔHmin), а відстань до бічної зони – максимальна (Bвст/2+ΔB)max. Частинка, що максимально віддалена від осі знаходиться в найкращих умовах, бо висота над вставками максимальна (ΔHmax), а відстань до бічної зони – мінімальна (Bвст/2+ΔB)min. Тобто така відмінність умов руху частинок вимагає криволінійний профіль відбійника з кутом α → 0° в центральній частині та α → 90° над вставкою. Потік гранул при виході не повинен пережиматися, тому враховуючи рух зернистого матеріалу вертикального каналу в т. С швидкість частинки є мінімальна, тому канал має бути криволінійної форми із змінним радіусом, які визначатимуться експериментально (рис.3).

    Переглянути
  • Дослідження гідродинаміки псевдозрідженого шару

    Застосування техніки псевдозрідження для проведення інтенсифікації тепло-масообміну при зневодненні гетерогенних розчинів дозволяє отримати гуміно-мінеральні багатошарові тверді композити з рівномірним розподіленням компонентів по всьому об’єму. Ефективність тепло-масообміну при проведенні зневоднення і грануляції рідких розчинів визначається ефективною поверхнею частинок у псевдозрідженому шарі. Це досягається шляхом усунення застійних зон. Для досягнення поставленої мети було запропоновано зробити вставки з центральним каналом рисунок 1. Досліди проводились на лабораторній установці псевдозрідженого шару з розмірами АхВхН=0,28х0,11х0,72м, яка має вертикальний канал. Перепад тиску визначався на дифманометрах з точність ± 10Па. Графічна інтерпретація результатів експериментів наведена на рисунок 2 а, б. Крива псевдозрідження представлена у вигляді залежності ΔРш=f(KW) (рисунок 2а) для різних значень еквівалентного діаметра показує, що суттєвих відмінностей від звичайних умов немає. Збільшення загальної поверхні шару Σfш від 10,51 до 16,41м2 супроводжується адекватним збільшенням висоти шару, що зумовлює збільшення ΔРш від 1450Па до 2400Па. Залежність відношення гідравлічного опору шару ΔРш до гідравлічного опору газорозподільної решітки ΔРр від числа псевдозрідження KW наведена на рисунку 2б. Наявність локального мінімуму в діапазоні 1,0<КW<2,5 свідчить про суттєве збільшення гідравлічного опору газорозподільного пристрою, що пояснюється наявністю матеріалу в його щілинах. При значеннях КW≥2,5 спостерігається майже двократне зменшення гідравлічного опору газорозподільного пристрою. Таким чином для зменшення енергозатрат на створення псевдозрідженого шару і запобігання оплавлення твердих частинок, які утримуються в елементах конструкції газорозподільної решітки, проведення процесу грануляції доцільно при пуску досягати значень КW>3,5 з наступним зменшенням та роботі при значеннях КW=1,5. Отже в подальшому необхідно перевірити умови протікання процесу при значенні КW>3,25, та визначити втрати в апараті за умови забезпечення стабільного інтенсивного протікання процесів зневоднення та грануляції гетерогенних розчинів.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДВОСТОРОННЬОГО ВІДВЕДЕННЯ ТЕПЛА

    В схемі ділянки десорбції моноетаноламіну (МЕА) виробництва водню (рисунок 1) для забезпечення теплових режимів та якості отримання готового продукту необхідно дотримуватись температурних режимів [1]. При цьому для підвищення ефективності та зменшення розмірів теплообмінного обладнання (теплообмінник 6, рисунок 1) доцільно інтенсифікувати теплообмін шляхом розробки оригінальної конструкції теплообмінного апарата. Разом з тим, гідродинамічна обстановка, що створюється, має забезпечувати максимальні значення коефіцієнта тепловіддачі при мінімальному гідравлічному опорі. Створення м’яких умов для охолодження органічного компонента (МЕА) покращить ефективність теплообміну за рахунок меншої зміни теплофізичних властивостей в перерізі каналу. Це можливо забезпечити шляхом двостороннього відведення тепла від МЕА. Для цього має розробитись оригінальна методика розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі по кожному простору із підбором оптимальних гідродинамічних режимів, які б забезпечили максимальну щільність теплового потоку та мінімальну площу теплообміну. Результати роботи можна буде використати для вдосконалення теплообмінного обладнання, яке використовується під час виробництва водню.

    Переглянути
  • ВИПАРНИК-СМОЛОВІДОКРЕМЛЮВАЧ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОДЕРЖАННЯ ВОДНЮ ІЗ КОНВЕРТОВАНОГО ГАЗУ

    Регенерація розчину МЕА відбувається в апараті колонного типу – десорбері. Регенерований розчин МЕА з температурою 100˚С через фільтри надходить в теплообмінник, де віддає свою теплоту насиченому розчину МЕА, а потім з температурою 40˚С подається у верхню частину десорбера за допомогою насоса. Розчин МЕА розганяється у випарнику- смоловідокремлювачі, де відбувається очищення кубового залишку від продуктів розпаду, окиснення та осмолення МЕА та неорганічних домішок. Метою цієї роботи є проектний вибір випарника- смоловідокремлювача для безперервного видалення кубового залишку, розгонки частини розчину моноетаноламіна (МЕА), що циркулює, та очистки від продуктів розпаду, окиснення та осмолення МЕА та неорганічних домішок, що викликають корозію та ерозію апаратури. Для забезпечення якісної регенерації, в десорбері необхідно дотримуватись чітких температурних режимів, що визначають стан рівноваги та, як наслідок, рушійну силу масообміну. Введення МЕА вже нагрітим, стабілізує роботу десорбера, зменшуючи гідравлічний опір, та реалізується природна циркуляція потоку МЕА. Щоб не відбулася миттєва конденсація парів в десорбері, теплоносій перегрівається у випарнику. У випарній камері I відбувається ізотермічне випарювання МЕА L2, (Т21=const), з безперервним відводом кубового залишкуW2. У камері перегріву II відбувається перегрів парів МЕА G2, з температури Т21 до Т22, для забезпечення природної циркуляції парів МЕА (рисунок 1). Перегріта пара G1 поступає у камеру перегріву II де охолоджується за рахунок віддачі тепла парам МЕА, Т11>Т12, а у випарній камері I Т12=const, відбувається її конденсація теплоносія L1. Для реалізації цього процесу необхідно врахувати: - Необхідна розробка оригінальної конструкції теплообмінника; - Процес теплообміну ускладнений подвійним фазовим переходом; - Підбір технологічних параметрів, які б забезпечили велику інтенсивність при малому гідравлічному опорі. Задачею є конструктивне оформлення запропонованого технічного рішення при реалізації двостадійного нагріву розчину МЕА з безперервним видаленням кубового залишку. Розробка оригінальної методики розрахунку випарника з підбором оптимальних технічних параметрів реалізації процесу.

    Переглянути
  • ОСОБЛИВОСТІ ВИПАРОВУВАННЯ ХОЛОДОАГЕНТІВ В ВИПАРНИКАХ ЗАТОПЛЕНОГО ТИПУ

    Холодильна машина являє собою пристрій, який слугує для перенесення теплоти з нижчого температурного рівня на вищий. Вирішення цієї задачі реалізується за допомогою зворотнього термодинамічного циклу, який здійснюється холодоагентом. Власне холодильна машина здійснює відведення теплоти від охолоджуваних об'єктів, що мають температуру нижчу, ніж навколишнє середовище, і передачу цієї теплоти до останніх. Основними теплообмінними апаратами холодильних машин є випарники і конденсатори. Випарник призначений для відводу теплоти від охолоджуваного середовища, яке циркулює між випарником і об'єктом охолодження та віднімає від нього теплоту. Маса конденсатора і випарника складає більшу частину маси холодильної машини, що впливає на її вартість. Теплообмінні апарати мають великий вплив на енергетичні характеристики холодильної машини. Так як поверхня апаратів не може бути занадто великою, температура конденсації в холодильній машині повинна, бути вище температури навколишнього середовища, а температура кипіння - нижче температури охолоджуваного об'єкту. Це призводить до зовнішньої незворотності термодинамічного циклу та до енергетичних втрат. Цю незворотність можна зменшити, збільшуючи поверхні теплообмінних апаратів, однак при цьому зростають витрати на холодильну машину. Прагнення знизити зовнішню незворотність призводить до необхідності застосування невеликих температурних напорів і відповідно невисоких густин теплового потоку. Це разом з низькими тисками кипіння у випарнику, щодо високих тисків у конденсаторі і з несприятливими тепло-фізичними властивостями холодоагентів призводить до малих коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі у випарникау. Вивчення процесів теплопередачі в холодильних апаратах і пошук їх ідеальних конструктивних форм, є вкрай актуальним завданням холодильної техніки. Випаровування в вільному об´ємі є малоефективним, так як при цьому реалізуються малі коефіцієнти теплопередачі. Обсяг міжтрубного простору значно більше обсягу труб, тому для заповнення випарника потрібна велика кількість холодоагента. Якість роботи випарника визначається інтенсивністю теплопередачі в ньому, що є однією з найголовніших характеристик. Тому виникає завдання покращити роботу і характеристики теплопередачі у випарнику затопленого типу. У вільному о’бємі можливе плівкове і бульбашкове кипіння. Збільшення α при бульбашковому кипінні може бути досягненно зі зниженням ΔТ та конструктивною реалізацією відведення бульбашок з нижчих рівнів через бокові зони, щоб не відбувалось їх злиття на верхньому рівні. Зниження температури ΔТ призведе до падіння Q або буде вимагати збільшення площі теплообміну F, тому стає актуальної задача конструктивно реалізувати покращені умови теплообміну.

    Переглянути
  • ОСОБЛИВОСТІ КОНДЕНСУВАННЯ ПАРІВ НА ЗОВНІШНІЙ ПОВЕРХНІ ТРУБИ

    Конденсатор займає важливу роль в тепловій установці так, як пари фреону при туску 1,26 МПа і температурі 90°С охолоджуються до 70°С і конденсуються, підігріваючи при цьому воду. Температура води в конденсаторі на вході 46°C, а на виході з нього 70°С ,що дозволяє цією теплотоюзабезпечити опалення живильних або споживчих приміщень у зимовий період. Метою даної роботи є розробка конструкції і проектування конденсатора для фреонутеплонасосної установки МНТХУ 200/26. В роботі має бути виконано вибір конструкції конденсатора, параметричний розрахунок та вибір основних розмірів апарата [1]. Метою удосконалень конструкції конденсатора є інтенсифікації процесу теплообміну шляхом внесення змін в конструкції конденсатора так, щоб відбувалась турбулізація потоку парів фреону.Зменшення або уникнути утворення термічного опору на трубах конденсатора у вигляді шару сконденсованого фреону 1, навколо труби 2 (рис. 1). Краплини, що сконденсувались падають на наступні труби , тим самим збільшують товщину плівки конденсату. Це призводить до значного збільшення термічного опору. В даній установці конденсатор виконує важливу роль в охолоджені і конденсуванні фреону, завдяки цьому забезпечується безперервна робота установки. Так як особливість даного конденсатора є реалізація різної поверхні теплообміну відповідно до необхідного теплового навантаження в «зимовий» та «літній» режим роботи установки, необхідно провести подвійний параметричний розрахунок.

    Переглянути
  • СТВОРЕННЯ ДОСЛІДНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОМАСООБМІНУ ТА ПЕРЕКРИСТАЛІЗАЦІЇ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КОМПЛЕКСНИХ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ З ГУМІНОВИМИ КОМПОНЕНТАМИ ТОРФУ

    При внесенні мінеральних добрив з гуміновими речовинами відбувається підвищення їх ефективності на 40%, тобто краще засвоєння їх рослинами, а це відіграє важливу екологічну роль, адже не спожиті розчинені добрива потрапляють в ґрунтові підземні води і забруднюється довкілля, що недопустимо. Тому дослідження процесу тепломасообміну та перекристалізації при виробництві комплексних мінеральних добрив з гуміновими компонентами торфу має велике значення для промисловості та сільського господарства країни. Дослідження цього процесу проводяться на установці сушіння зразків розчину (рис.1), властивістю якої є можливість регулювання температури вихідного теплоносія а також його витрати. Установка працює таким чином. Двигун 1 приводить в дію технічний вентилятор 2, що в свою чергу подає сушильний агент до нагрівального приладу 3, який потім потрапляє до корпуса 4, де власне і відбувається сушіння попередньо встановленого дослідного зразка 5. Там же встановлені всі необхідні вимірювальні прилади 6, 7, 8, за допомогою яки проводяться вимірювання температури, витрати та часу відповідно, а також дозатор 9. Метою дослідження є пошук оптимальних співвідношень концентрацій компонентів розчину, який проводиться методом підбору вмісту його складових. Задаються концентрації лугу і торфу, звідки відповідно знаходиться частка води. Потім все переводиться в масові долі, що дає змогу приготувати закваску. Вихідні розчини готуються для кожної серії дослідів в окремих посудинах. Для проведення дослідів заготовлюється 8 посудин з різними концентраціями компонентів. Спочатку в посудину засипається необхідна, попередньо розрахована кількість торфу, потім заливається вода, а вже вкінці додається луг. Все ретельно перемішується, після чого готуються зразки, які можна завантажувати на установку. Для більшої точності висновків, наочної оцінки і розрахунків на кожну концентрацію робиться по два досліди, тобто загальна кількість зразків становить 16, кожен з яких завантажується в установку окремо. На останній задається температура і витрата теплоносія. Температура приймається приблизно 90о С, а витрата задається такою, щоб не було виносу дослідного матеріалу зі скла, на якому він подається в установку. В результаті проведення досліджень робляться мікрофотознімки, проводяться розрахунки, будуються відповідні залежності і узагальнюються результати проведеної роботи.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОМАСООБМІНУ ТА ПЕРЕКРИСТАЛІЗАЦІЇ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КОМПЛЕКСНИХ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ З ГУМІНОВИМИ КОМПОНЕНТАМИ ТОРФУ

    Внесення комплексних добрив з гуміновими речовинами сприяє кращому засвоєнню їх рослинами. Такий процес відіграє важливу роль в екологічній системі, оскільки не спожиті добрива рослиною потрапляють в навколишнє середовище, а тому і забруднюють його. Для отримання комплексних добрив, що містять гумінові складові до розчину сульфату амонію додають розчин гумінових солей, які отримані з торфу. Потім суміш подають на грануляцію. Процес грануляції у псевдо зрідженому шарі супроводжується складними тепломасообмінними та гідравлічними процесами росту гранул, які додатково підсилюють утворення нових центрів грануляції. Для дослідження оптимальних умов грануляції була створена спеціальна установка сушіння зразків розчину на якій проводяться дослідження вмісту концентрацій кожного з компонентів розчину. Для оптимального концентраційного складу суміші використовується метод відбору вмісту складових розчину (у %). Задаючись відповідним об’ємом розчину розраховуємо частку Н2О, КОН, та торфу. Всі розраховані величини переводяться в масові долі та створюється дослідний розчинзаданої кількості. Після приготування сумішей дослідженевисушування, під мікроскопом було помічено наявність білих плям, що в свою чергу спричинене великою кількістю КОН, тобто лугу (рисунок 1.1). Наявність великих плям також свідчить про значний вміст торфу в розчині. З нашого погляду, це пояснюється тим, що в розчині збільшується кількість аморфних нерозчинних складових. Зі збільшенням КОН розміри гранул гумату збільшується. Це пояснюється тим, що під час кристалізації нерозчинних солей гумусної кислоти утворюються великі кристали, які “зіштовхують”аморфні складові порівняно в великі агломерати. Зі зменшенням в розчині концентрації гумату у вигляді торфу, розміри кристалів зменшуються. Це можна пояснити зменшенням кількості аморфних частинок, які під час сушіння краще утримують вологу.

    Переглянути
  • АЕРОДИНАМІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСІВ ПЕРЕНОСУ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ

    Зневоднення рідких композитних систем із застосування техніки псевдозрідження дозволяє реалізувати цей процесз мінімальними енергетичними витратами з термічним ККД більше 60%. Головним завданням процесу є створення мікрокристалічного шару з мінеральних речовин, на поверхні яких осаджуються колоїдні частинки органічних речовин. Експериментально встановлено, що найбільш доцільно проводити процес шляхом ізотермічної масової кристалізації, при якій інтенсивність підведення теплоти визначає розмір мікрокристалів. При цьому здійснюється двостороннього підведення теплоти до надтонкої плівки від нагрітих гранул та теплоносія. Окрім того газовий теплоносій одночасно виконує роль зріджуючого агенту та суцільного середовища для переміщення зернистого матеріалу в апараті. Для створення умов стійкої кінетики процесу гранулоутворення необхідно забезпечити відповідний час перебування гранул в зонах зрошення, тепло-масообміну та релаксації. Тому дослідження гідродинаміки псевдозрідженого шару направленою циркуляцію та розроблення газорозподільчого пристрою є актуальним. Для перевірки технічної ідеї в камеру гранулятора встановлено дві вертикальні вставки (рис.1), що утворюють канал для висхідного руху матеріалу в режимі фонтанування та двох бічних каналів для нисхідного руху. Інтенсивність циркуляції матеріалу визначалось коефіцієнтом циркуляції зернистого матеріалу KЦ. При загальній масі завантаженого шару H0 = 0,3 м і кратність циркуляції KЦ = 0,06. При збільшенні загальної маси шару в 1,5 рази висота H0=0,42 м збільшується, а кратність циркуляції зростає від 0,06 до 0,14 1/с, тобто більше ніж в 2 рази. Таким чином даний спосіб організації гідродинамічного процесу дозволяє визначити кратність циркуляції та час перебування в зоні релаксації.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ В ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ З НАПРАВЛЕНОЮ ЦИРКУЛЯЦІЄЮ

    Для підтвердження запропонованої раніше математичної та фізичної моделей циркуляції зернистого матеріалу в шарі [1] необхідно провести експериментальні дослідження гідродинаміки в псевдозрідженому шарі з направленою циркуляцією при створенні направленої циркуляції в центральній частині, обмеженій направляючими вставками. 1. Перед початком процесу дисперсний матеріал знаходиться в стані спокою (рис. 1а) і розташовується рівномірно на висоті H0 по всьому перерізу апарата. За таких умов порозність шару є рівною для всіх трьох зон 123 00 0 eee = = @ – 0,4 і визначає умови початку процесу. 2. Під час проведення процесу (рис. 1б) спостерігається чітко виражений фонтануючий направлений потік дисперсного матеріалу. За таких умов порозність шару змінюється, оскільки в бічних зонах спостерігається рівномірний поступовий низхідний рух дисперсного матеріалу, а в центральній фонтануючій зоні – пневмотранспорт. В подальшому, за отриманими відеоматеріалами, необхідно встановити швидкості твердих частинок в центральній висхідній Wф та бокових низхідних зонах Wб при різних масах шару М Ш ў та значеннях коефіцієнта гранулоутворення KW , і уточними коефіцієнти математичної моделі.

    Переглянути
  • РЕАКТОР ПЕРЕЕТЕРИФІКАЦІЇ РІПАКОВОЇ ОЛІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ БІОДИЗЕЛЯ

    В зв’язку із виникненням глобальних енергетичної та економічної світових криз, людство активно здійснює пошук альтернативних поновлювальних джерел енергії. Особливо велику увагу приділяється пошукам замінників світлих нафтопродуктів. Перспективною альтернативою мінерального дизельного палива можуть бути біодизельні палива, до яких відноситься диметиловий ефір, рослинна олія та біодизель [1]. Набагато більш наближеними до дизельного біопалива є продукти переробки рослинної олії – ефіри жирних кислот. За показниками густини та в'язкості біодизель наближається до мінерального дизельного палива. При цьому, за рахунок меншого вмісту сірки міжремонтний термін експлуатації двигуна збільшується приблизно на 50%. Кількість викидів шкідливих сполук і твердих часток при роботі двигуна на біодизелі зменшується на 20–25%, чадного газу на 10-12%, ніж при роботі на мінеральному дизельному паливі. Крім того за рахунок природного рослиного походження гарно розпадається у ґрунті та не забруднює навколишнє середовище. Біодизель отримують в результаті реакції переетерифікації рослинних та тваринних жирів спиртами (етиловим, метиловим, ізопропіловим). Метилова технологія на сучасному етапі здобула більшого поширення за рахунок простоти організації процесу та обладнання що використовується при цьому. Технологічна схема процесу виготовлення біодизеля метиловою технологією зображено на рисунку 1. Метанол подається насосом в ємність дозатора – розчинника 3 в кількості що задається датчиками рівня. Туди ж з бункера шнековим живильником 1 подається каталізатор. Доза каталізатора відміряється автоматичним ваговим дозатором 2 і скидається в метанол. Після відмірювання реагентів робиться їх перемішування (розчинення) мішалкою впродовж заданого часу. Готовий розчин подається насосом у буферну ємність 4. З буферної ємності розчин періодично подається в об’ємний дозатор 5, циліндричну посудину з датчиками рівня. З об’ємного дозатора 5 розчин спрямовується у фільтр коливань потоку 6. Олія з об’ємного дозатора 5 і фільтра коливань потоку 6, на виході виходить заданою об'ємною витратою. Вона підігрівається до температури реакції в пластинчатих теплообмінниках 8 і спрямовується в модуль переетеріфекації 11. Отримана в модулі 11 ефірно-гліцеринова суміш подається в сепаратор 12. У випарних апаратах 13 випаровують метанол. Після випарювання метанолу гліцерин спрямовується на склад. Біодизель спрямовується в теплообмінник 7 на охолодження. Пари етанолу конденсуються в конденсатор – підігрівачі 8. Пари метанолу, що не сконденсувалися, остаточно конденсуються у конденсаторі 9. Далі біодизель піддається фільтруванню і сорбційному очищенню у фільтрі – сорбері 14. На даний час для виробництва метилового ефіру застосовуються реактори з механічним перемішуванням, що являє собою циліндричну ємність, висота якої в 2-2,5 рази перевищує діаметр. Для підтримки температурного режиму в апараті є оболонь або внутрішній теплообмінник. Продуктивність реактора з механічним перемішуванням поступається кавітаційним реакторам, однак за рахунок більшого часу перебування реагентів в зоні перемішування досягається більша якість біодизеля на виході. Завданням на дипломне проектування є вибір серед сучасних конструкцій реакційне обладнання, перевірка його патентної чистоти, модернізація устаткування, що має підвищити якість готового продукту та збільшити продуктивність обладнання.

    Переглянути
  • БАРАБАННИЙ ВАКУУМ-ФІЛЬТР ДЛЯ ЗНЕВОДНЕННЯ МЕТАЛЕВОГО ПОРОШКУ-СИРЦЮ

    Вироби виготовлені з металевих порошків широко застосовуються в машино- і приладобудуванні. Їх випускають у вигляді деталей або заготовок, що вимагають незначної механічної обробки. При цьому скорочуються втрати металу, знижуються трудові витрати і вартість виробів. Використання деталей виготовлених з металевого порошку, обумовлюється їхніми особливими властивостями (пластичністю, високою електропровідністю і теплопровідністю, антикорозійною здатністю, малою питомою вагою, великою питомою міцністю та ін.), важливими для сучасного машинобудування й інших галузей народного господарства. При виготовленні металевих порошків методом розпилення з подальшим водним охолодженням важливу увагу необхідно зосередити подальшому його зневодненню та сушінню, бо від якості реалізації цієї стадії процесу залежатиме якість виготовлених з них виробів. Технологічна схема установки зневоднення і сушіння залізного порошку-сирцю зображена на рисунку 1. Розпилений водою високого тиску, залізний порошок з бака 1 разом з водою відсмоктується насосом 2 і подається на гідроциклон 3, де відбувається попереднє зневоднення з 0,06…0,1кг порошку на 1 літр суміші, до 0,6…1кг порошку на літр суміші. Відділена з гідроциклона вода надходить через зливальний жолоб 22 у зумпф 15, а згущена пульпа надходить через жолоб 5 у вакуум-фільтр 7, де зневоднюється до вологості 8…10%. Зневоднений порошок скидається стрічковим транспортером фільтра в бункер 11, а з нього тарілчастим живильником 12 подається на сушіння в барабанну сушарку, у якій висушується при температурі 672…723К до вологості 0,5…1%. У зумпфі 15 відбувається осадження порошку, що відсмоктується насосами 16 і подається на друге розділення в гідроциклони 4. Відділена у гідроциклонах вода через зливальний жолоб 21 подається на бак-відстійник 13, а згущена пульпа через пісковий жолоб 6 надходить у вакуум-фільтр 7. У зумпф 14 періодично зливається осад з бака відстійника 13, а також вода, що відсмоктується у вакуум-фільтрі 7. З зумпфа 14 періодично, під час розпилення, осад залізного порошку насосами 20 перекачується в жолоб 5, а звідти разом зі свіжим порошком у вакуум-фільтр 7 на перше розділення. В міру заповнення бака відстійника 13 очищена вода переливаються в кільцеву ―кишеню‖ у верхній частині бака і повертається в систему ―брудного циклу‖ для відстоювання. На схемі також показана вакуумна система, що складається з водокільцевого вакуум-насоса 19, барометричного конденсатора 10, пастки 9 і ресивера 8. Віддув повітря на вакуум-фільтрі забезпечує водокідьцевий компресор 18. Насоси 17 використовуються як допоміжне устаткування для видалення осаду з нижньої частини ресивера. За технологічною схемою зневоднення залізного порошку-сирцю, барабанний вакуум-фільтр виконує головне значення, оскільки саме в ньому відбувається найбільше видалення вологи та остаточне одержання осаду, що подається на сушіння. Головною перевагою даного вакуум-фільтра слід відзначити простоту обслуговування, можливість фільтрування суспензій з великою кількістю твердої фази, сприятливі умови для промивання осаду. Завданням на дипломне проектування є вибір серед сучасних конструкцій барабанного вакуум-фільтра, порівняти обрану конструкцію із аналогами, обґрунтування вибору конструкції апарата та оптимальних режимів роботи, перевірка його патентної чистоти, модернізація устаткування, що має підвищити якість готового продукту та збільшити продуктивність обладнання.

    Переглянути
  • РЕАКТОР ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ СТИРОЛУ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ЕМУЛЬСІЙНОГО ПОЛІСТИРОЛУ

    Полістирол є незамінним полімером в промисловості та будівництві. Він широко застосовується в побутовій сфері діяльності людини, пакувальній, кондитерській, електротехнічній індустріях, що спричиняє постійне підвищення попиту на нього. Це пов’язано з його властивостями: володіє відмінними діелектричними властивостями і морозостійкістю до -40°C. Отже розробка устаткування для його виробництва, що відповідає сучасним тенденціям техніки, є важливою задачею. Промислове виробництво полістиролу базується на радикальній полімеризації стиролу. Розрізняють три основні способи його отримання: емульсійний, суспензійний, блочний. Одержання полістирола емульсійним способом є досить поширеним процесом, перевагами якого є менші енергозатрати, простота процесу та використовуваних в ньому апаратів. Технологічна схема процесу виготовлення емульсійного полістиролу зображено на рисунку 1. Пом’якшена вода із збірника 1 і мономер стирол зі збірника 2 через мірник 5 і 6 завантажуються в реактор 23, з’єднаний з оберненим холодильником 7. Із збірника 3 через мірник 4 туди ж подається каталізатор – 30 %-ий розчин перекису водню та емульгатор – мило або кокосове масло. Вся маса підігрівається до температури 345 К і витримують протягом 25 хвилин. Після полімеризації полістирол витримують та охолоджують. Отримана емульсія полістиролу подається в збірник 22, з якого періодично перекачується в осадо-збірник 8 для коагуляції квасцями. Квасці подаються в осадо-збірник із збірника 11 через мірник 10. Суспензію, отриману після коагуляції, нейтралізують аміачною водою із мірника 9, розбавляють холодною водою і розділяють на центрифузі 17. Після центрифугування осад промивається пом’якшеною водою і вигружається в бункер 18, з якого елеватором 16 і шнеком 15 подається в сушилку 14. Сухий полістирол потрапляє в бункер 13, а потім шнеком 12 подається на упаковку. Фільтрат і промивні води перекачуються в збірник 21, а з нього в нутч-фільтр 19. Відфільтрований осад по мірі накопичення повертається в осадо-збірник 8, а фільтрат спускається у відстійник 20, звідки скидається в каналізацію. Вихід полістиролу складає близько 96 %. Мономер, котрий не прореагував, після закінчення процесу відганяється «гострим» паром. Так як виробництво синтетичних полімерів належить до найбільш динамічно прогресуючих галузей народного господарства, то актуальним напрямком є підвищення ефективності технологічної схеми шляхом інтенсифікації режимів функціонування її апаратів, а саме високою продуктивністю та економічністю процесу. Реактор полімеризатор є основним апаратом у технологічній схемі представленій на рис.1. Саме у ньому відбувається перехід мономерів у полімери. Отже ефективність всієї схеми визначатиметься якістю перебігу цього процесу, тому доцільна модернізація реактора, бо саме він лімітує продуктивність всієї схеми. В наслідок цього планується збільшення кількості продукту, що отримується в одиницю часу з одиниці реакційного об'єму. Завданням на дипломне проектування є вибір серед сучасних конструкцій реакційне обладнання, перевірка його патентної чистоти, модернізація устаткування, що має підвищити якість готового продукту та збільшити продуктивність обладнання в цілому.

    Переглянути
  • ТЕПЛООБМІННИК НАГРІВАННЯ НЕЙТРАЛІЗОВАНОЇ ОЛІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ РАФІНУВАННЯ РІПАКОВОЇ ОЛІЇ

    За останні роки світове щорічне виробництво насіння ріпаку перевищує 53 млн т. Основні посівні площі ріпаку розташовані в Китаї, Індії, Канаді, США, Австралії, країнах Європи. Збільшення майже в 8 разів обсягів виробництва ріпаку за останні 30 років зумовлено придатністю продуктів його переробки до харчування, кормового виробництва, виготовлення біопалива та інше. За даними ДКС України у 2010/11 MP посівні площі під ріпак становили 1,9 тис. га (28% посівів), при цьому валовий збір насіння ріпаку склав 3990 тис. т, внутрішня переробка ріпаку становила 600 тис. т, а інша частина насіння (біля 85%) експортувалась, як сировина. Тому для більш ефективного використання природного потенціалу, доцільно впроваджувати в Україні підприємства комплексної й завершеної переробки цієї культури на харчові, технічні та побутові потреби. Дана культура не вимагає ніяких особливих умов для росту. В її склад входять ненасичені жирні кислоти, що володіють лікувальними властивостями. Насіння ріпаку містить 35–52% рослинного жиру, 19–31% збалансованого за амінокислотами білка, 5–12% клітковини. Ріпакова олія може використовуватись в їжі, в вигляді маргарину, майонезу, кулінарних жирів. Також в промисловості, як біопаливо та мастила. Технологічна схема лінії рафінування ріпакової олії зображена на рисунку 1. З ємкості 1 олія насосом 3 прокачується через рукавні фільтри 2 і подається в теплообмінник 4, де відбувається нагрівання до необхідної температури парою низького тиску. У потік нагрітої олії насосом 5 із ємності 6 подається розчин лимонної кислоти. Суміш олії з кислотою подається в змішувач 7, що забезпечує інтенсивне перемішування, а звідти – в ємність 8, у якій відбувається витримка при інтенсивному перемішуванні олії з кислотою. В результаті обробки кислотою відбувається переведення фосфатидів у гідратаційний стан, а також реакція з металами з утворенням цитратів. З ємності 8 суміш олії з кислотою подається в теплообмінник 9, де охолоджується для зменшення омилення при нейтралізації. Потім в потік олії додається розчин лугу для нейтралізації кислоти і вільних жирних кислот олії. Змішування проводиться в змішувачах 12 і 13. Суміш подається в ємність 14, де відбувається реакція. Після реакції з лугом, олія насосом 15 подається в теплообмінник 16 для нагрівання, а потім надходить до відцентрового сепаратора 17 для відділення соапстоків і гідратаційного осаду від олії. З метою отримання соапстоків необхідної концентрації в потік олії насосом 18 з ємності 19 вводиться тепла зм'якшена вода. Соапстоки і гідратаційний осад поступають по лінії виходу важкої фази в ємність 20, а нейтралізована олія – по лінії виходу легкої фази насосом 21 подається в теплообмінник 22, де нагрівається до необхідної температури. Потім, у потік олії подається вода для промивання. Змішування проводиться в змішувачі 23. Суміш олії з водою подається на сепаратор 24, де проводиться їх розділення. Вода подається в жироловушку 25, а олія подається в початкову ємкість ділянки адсорбційної обробки. В даній схемі лінії рафінування ріпакової олії для кожного етапу рафінації потрібна різна температура при якій відбувається процес. Вибір теплообмінних апаратів важливий для заданої лінії рафінування ріпакової олії, а саме після сепаратору для нейтралізованої олії, де необхідно забезпечити інтенсивний теплообмін перед заключним етапом рафінування. Головна задача це інтенсифікація теплообміну шляхом обґрунтування та вибору конструкції апарата та оптимальних режимів роботи. Необхідно розробити й спроектувати теплообмінник, який забезпечить якісну роботу з ріпаковою олією.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОДЕРЖАННЯ ПОЛІСТИРОЛУ

    Полістирольні пластики (полістирол, удароміцний полістирол, АБС- сополімери, сополімери стирола з акрилонітрилом, метилметакрилатом та інші мономери) відносяться до числа найбільш розповсюджених пластмас. Полістирол – синтетичний термопластичний твердий, жорсткий, аморфний полімер, продукт полімеризації стиролу. Масово випускається у формі полістиролу загального призначення і ударостійкого полістиролу. Промислове застосування отримали наступні методи полімеризації стиролу по радикальному механізму: блочний (у масі) з повною конверсією, блочний (в масі) з неповною конверсією, суспензійний, блочно-суспензійний та, в менших масштабах, емульсійний. При отриманні полістиролу методом неповної конверсії (рисунок 1) стирол чи суміш каучуку в стиролі дозуючим насосом безперервно подається через теплообмінник 1, де нагрівається до 80 – 100℃, подається в реактор 2 і далі послідовно перекачується шестеренчатими насосами 5 в реактори 3 і 4. Реактори є апаратами із кислотостійкої сталі об’ємом 15 – 20 , забезпечені теплообмінними оболонками та мішалками. Так як зі збільшенням ступеня конверсії збільшується в’язкість, то реактори мають різні типи мішалок. Температура реакції зростає від реактора до реактора. Дисипативна теплота відводиться через теплообмінні оболонки охолоджуючими потоками теплоносіїв та за рахунок випаровування стиролу. З останнього реактора розплав полістиролу і непрореагованого мономеру перекачуються у вакуумну камеру 6, в якій при надлишковому тиску 0,7–5 кПа і температурі 190 – 200℃ видаляється непрореагованний стирол на подальшу регенерацію; розплав полістиролу із вакуумної камери 6 поступає в екструдер 7, який має зону дегазації, де випаровуються рештки мономеру. На виході із екструдера одержують стренги діаметром 3-4 мм, які охолоджуються у ванні охолодження 8 і ріжуться на гранули ножем 9. Проведення процесу полімеризації методом неповної конверсії має ряд переваг, основні з яких є: 1) Значна продуктивність, яка в рік складає 15 – 25 тис. тон полістиролу на одному агрегаті, тоді як при методі з повною конверсією вона не перевищує 5 тис. тон в рік. 2) Більш висока молекулярна маса та менша полідисперсність полімера, так як процес проходить при більш низьких температурах. Теплообмінне обладнання 1 (рисунок 1), яке використовується у вищенаведеній схемі, повинно забезпечувати високий коефіцієнт тепловіддачі при найменшому гідравлічному опорі. Це створює завдання інтенсифікації теплообміну в теплообмінниках. Отже метою дипломного проекту є модернізація теплообмінника 1 схеми блочної полімеризації стиролу, шляхом розробки оригінальної конструкції апарата, яка б забезпечувала інтенсифікацію теплообміну.

    Переглянути
  • УМОВИ ПІДВИЩЕННЯ ІНТЕНСИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ФІЛЬТРАЦІЇ

    У промисловості і техніці широке застосування знаходить порошок- сирець. Використання деталей, виготовлених з металевого порошку, обумовлюється їхніми особливими властивостями (пластичністю, високою електро- та теплопровідністю, антикорозійною здатністю, малою питомою вагою, великою питомою міцністю та ін.), важливими для сучасного машинобудування, а також інших галузей народного господарства. Порошкові вироби широко застосовуються в машино - і приладобудуванні. Їх випускають у вигляді деталей або заготовок, що вимагають незначної механічної обробки. При цьому скорочуються витрати металу, знижуються трудові витрати і вартість виробів. При виготовленні металевих порошків методом розпилення з подальшим водним охолодженням важливу увагу необхідно зосередити на подальшому їх зневодненню та сушінню, бо від якості реалізації цієї стадії процесу залежатиме якість виготовлених з них виробів 1 . Фізична модель процесу фільтрації наведена на рисунку 1. В загальному найпростішому випадку фільтр являє собою ємність, корпус 1 розділений на дві частини фільтруючою перегородкою 4. Суспензія 2 надходить у верхню частину ємності таким чином, щоб протягом всього процесу фільтрації контактувала з фільтруючою перегородкою. На фільтруючій перегородці та після неї створюють відповідну різницю тисків Р = Р1 – Р2, що є рушійною силою процесу фільтрації. Під дією різниці тиску рідина проходить через пори фільтруючої перегородки, утворюючи фільтрат 5 після неї. Тверді частинки затримуються на поверхні фільтруючої перегородки 4, утворюючи осад 3. Товщина шару осаду та його структура суттєво впливає на швидкість процесу фільтрації та якість фільтрату, оскільки визначає опір під час процесу фільтрації. При фільтрації висота осаду збільшується, що призводить до збільшення гідравлічного опору, але і підвищує ефективність процесу, зменшуючи його швидкість. Швидкість фільтрації – кількість освітленої рідини (фільтрату), що проходить через 1м2 поверхні фільтруючої перегородки за одиницю часу. Отже, основними параметрами впливу при модернізації процесу зневоднення та просушки порошку-сирцю на барабанному-вакуум фільтрі є: різниця тиску, що обмежується механічними властивостями фільтрувальної перегородки; товщина шару осаду на фільтрі, збільшення якої призводить до зменшення швидкості, а отже і продуктивності;площа поверхні фільтрації, що включає в себе такі геометричні розміри, як діаметр та довжину барабана. Тому найбільш ефективним методом підвищення продуктивності при незмінно високій швидкості фільтрації є підвищення поверхні фільтрації при незмінних габаритних розмірів апарату. Саме це і покладено в основу корисної моделі 2 .

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ РЕАКТОРА ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ СТИРОЛУ В ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМІ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ЕМУЛЬСІЙНОГО ПОЛІСТИРОЛУ

    Сучасні ринкові відносини передбачають використання підприємствами хімічної промисловості обладнання нового типу, що забезпечує поліпшення якості продукції, підвищення ефективності виробництва, підвищення рентабельності. Провідна роль у багатьох технологічних операціях відводиться перемішуванню реакційної маси з підводом або відводом тепла. Емульсійний полістирол має важливе значення в промисловості та будівництві завдяки його невисокої вартості, простоті переробки і великому асортименті марок [1]. Його отримують в апараті з якірною мішалкою і гріючою оболонкою. За допомогою перемішування досягається тісний контакт частинок і безперервне оновлення поверхні реагуючих речовин, з метою прискорення процесів тепло- та масообміну, зменшення часу протікання хімічної реакції. В середовищі, що перемішується потрібно створювати значні зрізуючі зусилля, які залежать від величини градієнта швидкості. В тих зонах апарата, де градієнт швидкості має найбільше значення, відбувається найбільш інтенсивне диспергування дисперсної фази. Головною метою перемішування є зниження концентраційних і температурних градієнтів в об’ємі апарата. Для економічної доцільності проведення процесу, необхідно щоб бажаний ефект перемішування досягався за менший період часу, тобто зменшувались питома витрата енергії на одиницю продукції, що є показником економічної ефективності перебігу процесу. Ефективність перемішування характеризує степінь рівномірності розподілу твердої фази в об’ємі апарату при інтенсифікації теплових і дифузійних процесів – співвідношенням коефіцієнтів тепло- і масопередачі при перемішуванні і без його. Ефективність залежить від конструкції перемішуючого приладу та від величини енергії яку вводять в рідину, що перемішують. Інтенсивність перемішування визначається часом досягнення заданого технологічного результату, чим вище інтенсивність перемішування, тим менше часу потрібно для досягнення заданого ефекту перемішування. Інтенсифікувати процес дозволяє пасивна та активна зміна параметрів процесу. Збільшення числа обертів та розмірів перемішуючого приладу відноситься до пасивної або екстенсивної зміни параметрів процесу; конструктивна зміна, що забезпечує покращене змішування, високу ефективність гідравлічної системи, запобігає утворенню вихрових потоків та кавітаційних бульбашок, стабілізує роботу перемішуючого приладу – активні або інтенсивні зміни. Геометричні співвідношення апарата і перемішуючого приладу впливають на інтенсивність теплообміну і енергетичні затрати. Тому слід застосовувати оптимальні геометричні співвідношення для вибраного типу перемішуючого пристрою. Метою дипломної роботи є вибір, проектування та модернізація реактора полімеризації стиролу в технологічної схемі процесу виготовлення емульсійного полістиролу, інтенсифікації реакційних та тепло-масообмінних процесів активними та пасивними методами, що і покладено в основу корисної моделі [2],[3].

    Переглянути
  • ПАРОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ДОБУВАННЯ ВОДЯНОЇ ПАРИ УСТАНОВКИ ПЕРЕРОБКИ НАДСМОЛЬНОЇ АМІАЧНОЇ ВОДИ

    Надсмольна вода – водна частина конденсату, який утворюється при охолодженні прямого коксового газу. Переробка надсмольної води полягає у виділенні з неї аміаку при нагріванні її парою та обробкою вапняним молоком. Технологічна схема переробки надсмольної аміачної води представлена на рисунку. Надсмольна аміачна вода із резервуару 1, який знаходиться у відділенні конденсації газу, відцентровим насосом 2 подається у напірний бак 3, із якого самовільно потрапляє у аміачно-вапняну колону 4 з двома приколонками 5. У колоні 4 вода піддається дистиляції паром з ціллю відгонки із неї летючих з‘єднань аміаку. Із колони по трубопроводу надсмольна вода потрапляє у проміжний збірник 6, із якого відцентровим насосом 7 подається до скрубера 8, у якому вилучаються феноли. У скрубері відбувається вилучення фенолів водяними парами і надсмольна вода через трубопровід самовільно повертається у нижню змішувальну частину колони 4, у якій обробляється вапняним молоком для розкладення з‘єднань солей аміаку. У змішувальній частині колони велика частина солей аміаку під дією вапняного молока та пари розкладається з виділенням вільного аміаку, який у суміші з водяними парами виходить в колону 4. Із змішувальної частини колони над смольна вода з рештками ще не розкладених аміачних солей самовільно потрапляє у одині з працюючих приколонків 5, де процес виділення аміаку із зв‘язаних солей закінчується майже повністю. Вода із нижньої частини приколонка 5 виходить у відстійники для вапняного шлаку. Надсмольна аміачна вода, яка виводиться у процесі її дистиляції із колони 4на обезфенолення ,містить до 3 2,5 кг/м фенолів, а та, що повертається із скрубера – близько 3 0,5 кг/м . Із надсмольної аміачної води, стікаючої по насадці верхньої частини скрубера, феноли видуваються водяною парою, яка циркулює через скрубер за рахунок вентилятора 9. Авторами запропоновано переробка конструкціїпарогенератора 13, який в даній технологічній схемі служить для утворення водяної пари. Удосконалення парогенератора: Встановлення перфорованої перегородки 17 для ефективнішого проходження процесу випаровування.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДВОСТОРОННЬОГО ВІДВЕДЕННЯ ТЕПЛА

    В схемі ділянки десорбції моноетаноламіну (МЕА) виробництва водню (рисунок 1) для забезпечення теплових режимів та якості отримання готового продукту необхідно дотримуватись температурних режимів [1]. 1 – ємність МЕА; 2 – теплообмінник; 3 – десорбер; 4 – кип’ятильник; 5 – смоловідокремлювач; 6 – холодильник; 7 – конденсатор Рисунок 1 – Схема ділянки десорбції МЕА виробництва водню При цьому для підвищення ефективності та зменшення розмірів теплообмінного обладнання (теплообмінник 6, рисунок 1) доцільно інтенсифікувати теплообмін шляхом розробки оригінальної конструкції теплообмінного апарата. Разом з тим, гідродинамічна обстановка, що створюється, має забезпечувати максимальні значення коефіцієнта тепловіддачі при мінімальному гідравлічному опорі. Створення м’яких умов для охолодження органічного компонента (МЕА) покращить ефективність теплообміну за рахунок меншої зміни теплофізичних властивостей в перерізі каналу. Це можливо забезпечити шляхом двостороннього відведення тепла від МЕА. При цьому виникають наступні проблеми: − перерозподіл рушійної сили по внутрішньому і зовнішньому контуру теплообмінника (рисунок 2): ∆Т2-3 = Тр2 – Тр3 та ∆Т21 = Тр2 – Тр1;

    Переглянути
  • ВИПАРНИК-СМОЛОВІДОКРЕМЛЮВАЧ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОДЕРЖАННЯ ВОДНЮ ІЗ КОНВЕРТОВАНОГО ГАЗУ

    Регенерація розчину МЕА відбувається в апараті колонного типу – десорбері. Регенерований розчин МЕА з температурою 100˚С через фільтри надходить в теплообмінник, де віддає свою теплоту насиченому розчину МЕА, а потім з температурою 40˚С подається у верхню частину десорбера за допомогою насоса. Розчин МЕА розганяється у випарнику- смоловідокремлювачі, де відбувається очищення кубового залишку від продуктів розпаду, окиснення та осмолення МЕА та неорганічних домішок. Метою цієї роботи є проектний вибір випарника- смоловідокремлювача для безперервного видалення кубового залишку, розгонки частини розчину моноетаноламіна (МЕА), що циркулює, та очистки від продуктів розпаду, окиснення та осмолення МЕА та неорганічних домішок, що викликають корозію та ерозію апаратури. Для забезпечення якісної регенерації, в десорбері необхідно дотримуватись чітких температурних режимів, що визначають стан рівноваги та, як наслідок, рушійну силу масообміну. Введення МЕА вже нагрітим, стабілізує роботу десорбера, зменшуючи гідравлічний опір, та реалізується природна циркуляція потоку МЕА. Щоб не відбулася миттєва конденсація парів в десорбері, теплоносій перегрівається у випарнику. У випарній камері I відбувається ізотермічне випарювання МЕА L2, (Т21=const), з безперервним відводом кубового залишкуW2. У камері перегріву II відбувається перегрів парів МЕА G2, з температури Т21 до Т22, для забезпечення природної циркуляції парів МЕА (рисунок 1). Перегріта пара G1 поступає у камеру перегріву II де охолоджується за рахунок віддачі тепла парам МЕА, Т11>Т12, а у випарній камері I Т12=const, відбувається її конденсація теплоносія L1. Для реалізації цього процесу необхідно врахувати: - Необхідна розробка оригінальної конструкції теплообмінника; - Процес теплообміну ускладнений подвійним фазовим переходом; - Підбір технологічних параметрів, які б забезпечили велику інтенсивність при малому гідравлічному опорі.

    Переглянути
  • ОСОБЛИВОСТІ ВИПАРОВУВАННЯ ХОЛОДОАГЕНТІВ В ВИПАРНИКАХ ЗАТОПЛЕНОГО ТИПУ

    Холодильна машина являє собою пристрій, який слугує для перенесення теплоти з нижчого температурного рівня на вищий. Вирішення цієї задачі реалізується за допомогою зворотнього термодинамічного циклу, який здійснюється холодоагентом. Власне холодильна машина здійснює відведення теплоти від охолоджуваних об'єктів, що мають температуру нижчу, ніж навколишнє середовище, і передачу цієї теплоти до останніх. Основними теплообмінними апаратами холодильних машин є випарники і конденсатори. Випарник призначений для відводу теплоти від охолоджуваного середовища, яке циркулює між випарником і об'єктом охолодження та віднімає від нього теплоту. Маса конденсатора і випарника складає більшу частину маси холодильної машини, що впливає на її вартість. Теплообмінні апарати мають великий вплив на енергетичні характеристики холодильної машини. Так як поверхня апаратів не може бути занадто великою, температура конденсації в холодильній машині повинна, бути вище температури навколишнього середовища, а температура кипіння - нижче температури охолоджуваного об'єкту. Це призводить до зовнішньої незворотності термодинамічного циклу та до енергетичних втрат. Цю незворотність можна зменшити, збільшуючи поверхні теплообмінних апаратів, однак при цьому зростають витрати на холодильну машину. Прагнення знизити зовнішню незворотність призводить до необхідності застосування невеликих температурних напорів і відповідно невисоких густин теплового потоку. Це разом з низькими тисками кипіння у випарнику, щодо високих тисків у конденсаторі і з несприятливими тепло-фізичними властивостями холодоагентів призводить до малих коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі у випарникау. Вивчення процесів теплопередачі в холодильних апаратах і пошук їх ідеальних конструктивних форм, є вкрай актуальним завданням холодильної техніки. Випаровування в вільному об´ємі є малоефективним, так як при цьому реалізуються малі коефіцієнти теплопередачі. Обсяг міжтрубного простору значно більше обсягу труб, тому для заповнення випарника потрібна велика кількість холодоагента.

    Переглянути
  • ОСОБЛИВОСТІ КОНДЕНСУВАННЯ ПАРІВ НА ЗОВНІШНІЙ ПОВЕРХНІ ТРУБИ

    Конденсатор займає важливу роль в тепловій установці так, як пари фреону при туску 1,26 МПа і температурі 90°С охолоджуються до 70°С і конденсуються, підігріваючи при цьому воду. Температура води в конденсаторі на вході 46°C, а на виході з нього 70°С ,що дозволяє цією теплотоюзабезпечити опалення живильних або споживчих приміщень у зимовий період. Метою даної роботи є розробка конструкції і проектування конденсатора для фреонутеплонасосної установки МНТХУ 200/26. В роботі має бути виконано вибір конструкції конденсатора, параметричний розрахунок та вибір основних розмірів апарата [1]. Метою удосконалень конструкції конденсатора є інтенсифікації процесу теплообміну шляхом внесення змін в конструкції конденсатора так, щоб відбувалась турбулізація потоку парів фреону.Зменшення або уникнути утворення термічного опору на трубах конденсатора у вигляді шару сконденсованого фреону 1, навколо труби 2 (рис. 1).Товщина плівки , яка утворюється на трубах конденсатора впливає на термічний опір, що засвідчує приведена формула: , де - коефіцієнт тепловіддачі при нагріві, ; - коефіцієнт тепловіддачі при конденсації, ; – товщина стінки труби, м; - коефіцієнт теплопровідності стінки труби, ; – товщина плівки утворена конденсатом,м; - коефіцієнт теплопровідності плівки, .

    Переглянути
  • Дослідження гідродинаміки псевдозрідженого шару

    Застосування техніки псевдозрідження для проведення інтенсифікації тепло-масообміну при зневодненні гетерогенних розчинів дозволяє отримати гуміно-мінеральні багатошарові тверді композити з рівномірним розподіленням компонентів по всьому об’єму. Ефективність тепло-масообміну при проведенні зневоднення і грануляції рідких розчинів визначається ефективною поверхнею частинок у псевдозрідженому шарі. Це досягається шляхом усунення застійних зон. Для досягнення поставленої мети було запропоновано зробити вставки з центральним каналом рисунок 1. За результатами попередніх досліджень встановлено, що при еквівалентних діаметрах dекв=1,8...2,7мм для забезпечення стійкої кінетики процесу значення питомої поверхні гранул у псевдозрідженому шарі в межах σ=1600÷1800 м2 /м3 , і визначатись.Досліди проводились на лабораторній установці псевдозрідженого шару з розмірами АхВхН=0,28х0,11х0,72м, яка має вертикальний канал. Перепад тиску визначався на дифманометрах з точність ± 10Па. Графічна інтерпретація результатів експериментів наведена на рисунок 2 а, б. Крива псевдозрідження представлена у вигляді залежності ΔРш=f(KW) (рисунок 2а) для різних значень еквівалентного діаметра показує, що суттєвих відмінностей від звичайних умов немає. Збільшення загальної поверхні шару Σfш від 10,51 до 16,41м2 супроводжується адекватним збільшенням висоти шару, що зумовлює збільшення ΔРш від 1450Па до 2400Па. Залежність відношення гідравлічного опору шару ΔРш до гідравлічного опору газорозподільної решітки ΔРр від числа псевдозрідження KW наведена на рисунку 2б. Наявність локального мінімуму в діапазоні 1,0<КW<2,5 свідчить про суттєве збільшення гідравлічного опору газорозподільного пристрою, що пояснюється наявністю матеріалу в його щілинах. При значеннях КW≥2,5 спостерігається майже двократне зменшення гідравлічного опору газорозподільного пристрою. Таким чином для зменшення енергозатрат на створення псевдозрідженого шару і запобігання оплавлення твердих частинок, які утримуються в елементах конструкції газорозподільної решітки, проведення процесу грануляції доцільно при пуску досягати значень КW>3,5 з наступним зменшенням та роботі при значеннях КW=1,5. Отже в подальшому необхідно перевірити умови протікання процесу при значенні КW>3,25, та визначити втрати в апараті за умови забезпечення стабільного інтенсивного протікання процесів зневоднення та грануляції гетерогенних розчинів.

    Переглянути
  • Моделювання гідродинаміки багатофазних процесів зневоднення та грануляції в дисперсних системах

    Проведено фізичне та математичне моделювання гідродинаміки фонтануючого шару за умов багатофазної дискретної взаємодії твердих частинок і газового потоку. Розв’язано математичну модель, що визначає швидкості руху частинки в центральному й бічних каналах. Проаналізовано вплив технологічних режимів реалізації процесу на співвідношення геометричних розмірів елементів конструкції.

    Переглянути