СТЕПАНЮК Ю. М

Сортировать по умолчанию названию
  • ПРОЦЕС СУШКИ ПОДРІБНЕНОЇ МОРКВИ В КОНВЕКТИВНІЙ СУШАРЦІ

    Сушіння являється найкращим консервантом для зберігання продуктів харчування, також воно дозволяє здешевити їх транспортування, надати їм необхідні властивості [1]. Для сушіння овочів та фруктів найкраще застосовувати конвективну сушку, так як вона дозволяє отримати очікувані фізичні та хімічні показники, при правильному, оптимальному виборі режиму сушіння[2]. Метою даного проекту є експериментально дослідити кінетику процесу сушіння моркви та квасолі, побудувати криві сушіння та зробити висновок щодо оптимального режиму сушіння. Також є припущення, що при сушінні моркви та квасолі разом відбуватиметься значна інтенсифікація процесу, так як в даному випадку квасоля виступатиме адсорбентом, оскільки вона є більш сухою, тому буде відбирати частину вологи на себе. Такий спосіб дозволить зменшити кількість підведеної енергії, що зробить процес сушки більш м’яким та покращить фізико-хімічні властивості продукту після його відновлення його вологою (колір, смак та т.ін.). Для дослідження процесу сушки суміші моркви та квасолі була створена експериментальна установка. Схема установки подана на рисунку 1, криві сушіння зображено на рисунку 2. Експериментальний стенд (рисунок 1) складається з системи ізольованих повітряних каналів з пристроями для теплової обробки матеріалів (1) вимірювальних ділянок, вимірювальних пристроїв для заміру величин, які характеризують кінетику сушіння досліджуваного матеріалу. Камера для сушіння представляє собою прямокутний короб, виконаний з листової сталі. Камера має бокові люки з прозорими стінками, а також штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів від матеріалу до потенціометру(4) та трубки Піто(10). Проведені досліди показали, що в елементарному шарі товщиною в 6 мм при високо інтенсивних режимах процес сушіння протікає в 2 періоді. Перший період спостерігається при більш м’яких режимах сушіння при підвищеному вологовмісту теплоносія. При цьому температура поверхневого шару матеріалу постійна і рівна температурі вологого термометру. Так як, в початковий момент сушіння, коли холодний зразок вноситься в сушильну камеру, на його поверхні конденсується пара, маса його дещо збільшується, а температура матеріалу різко зростає до температури вологого термометру. Прологарифмувавши значення та усереднивши їх, отримали рівняння усередненої кривої сушки: Ln(c) = 0,3265(Ln(η))^3 – 3,8028(Ln(η))^2 +12,878Ln(η) – 7,2785, у межах температури від 80 до 120 ºС, швидкості 1 м/с, вологовмісті теплоносія 10 г/м та типорозмірі зразків 6 мм. Результати досліджень залежність зміни температури поверхні від часу сушіння, при різних режимах сушіння (різна температура теплоносія та вологість сушильного агенту, так як швидкість та розмір зразків однаковий), після логарифмування описується рівнянням Ln(t) = 0,2813Ln(η) + 3,3019, у межах температури від 80 до 120 ºС, швидкості 1 м/с, вологовмісті теплоносія 10 г/м та типорозмірі зразків 6 мм. Висновки. У результаті досліджень ми отримаємо математичні залежності Ln(c) від Ln(η) та Ln(t) від Ln(η), що дозволяє значно спростити методику розрахунку апарату для виготовлення харчових порошків.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ МІКРОШАРУ ПРИ КРИСТАЛІЗАЦІЇ ВОДОРОЗЧИННИХ ГУМІНОВИХ КОМПОНЕНТІВ ТОРФУ

    Розвиток суспільства неможливий без інтенсивного розвитку сільського господарства. Внесення добрив, які містять лише водорозчинні солі з необхідними хімічними елементами (азоту, калію, кальцію, сірки) призводить до значного вимивання цих добрив з ґрунтів за рахунок того, що солі зразу переходять в розчини. При цьому значна кількість розчинів попадає в навколишні водойми, що призводить до погіршення екологічного стану довкілля а рослини залишаються без необхідного живлення. Покращити умови внесення добрив та ефективність використання корисних хімічних елементів дозволяє одночасне використання разом з хімічними добривами гумінових компонентів з торфу. Такі компоненти доцільно виробляти з залишків торфу шляхом їх подрібнення та переведення нерозчинних гумінових солей в розчинні при додаванні лугів калію або натрію. В результаті багаторазового нанесення на центри грануляції багатокомпонентної суміші мінеральних та гумінових аморфних та водорозчинних речовин ми отримуємо добрива нового покоління з пролонгованою дією. Проте, під час створення таких добрив постає проблема забезпечення рівномірності розподілу гуміномістких компонентів по всьому об’ємі частинки, що утворюється. Задачею досліджень є визначення кількісного співвідношення гуміномістких компонентів у лужному розчині для забезпеченням рівномірності розподілу компонентів і визначення впливу концентрації на структуру мікрошару при ізотермічній кристалізації лужного розчину гуміномістких компонентів з торфу. Вплив концентрації визначили на основі прикладу зневоднення водних насичених розчинів із масовою часткою лугу КОН 5%, 3,75%, 2,5%, 1,25% до яких послідовно додавали 5%, 2,5%, 1% гумінових речовин у вигляді торфу. На предметне скло, наносився шар дослідного розчину завтовшки 1,0…1,5 мм з відповідними концентраціями. Потім предметне скло розміщувалось у експериментальній установці і знаходилось там до повного видалення волого розчинника при температурі 95 оС. При цьому проводились заміри температури, часу сушки. По даним концентрацій торфу і лугу в розчині і коефіцієнта заповнення зведено трьохвимірний графік залежності (Рисунок 1). За результатами досліджень було отримано математичну залежність між концентраціями водного розчину лугу калію і торфу та розмірами флокул при сушінні цих розчинів. Було встановлено, що зі зменшенням концентрації лугу КОН від 3,5 % до 1 % та зменшенням концентрації торфу від 2 % до 1% за стабільної температури 95 оС відбувається різкий спад коефіцієнта заповнення.

    Переглянути
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ РЕГЕНЕРАЦІЇ ШАРУ СОРБЕНТУ АДСОРБЦІЙНОГО ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРА

    Теплопостачання в Україні здійснюється здебільшого за рахунок спалювання органічного палива, ціни на яке невпинно зростають. Крім того, продукти його згоряння дуже забруднюють атмосферу. Одним із напрямків вирішення цієї проблеми є виробництво і акумулювання теплової енергії за допомогою адсорбційних термотрансформаторів, які дозволяють накопичувати теплову енергію в нічний час, коли діє пільговий тариф на електроенергію, і здійснювати опалення приміщення протягом доби [1]. З 2300 до 600 відбувається нагрівання та регенерація сорбенту з одночасною конденсацією пари холодоагенту при температурі 40-45 С. Теплота конденсації використовується з метою опалення. Актуальним є визначення залежності часу регенерації сорбенту з метою моделювання апаратів різної продуктивності. Ставляться такі задачі: 6) сформулювати фізичну модель процесу регенерації; 7) обґрунтувати припущення; 8) на основі фізичної моделі створити математичну модель; 9) сформулювати умови однозначності і граничні умови; 10) визначити шлях розв’язання математичної моделі. Регенерація в адсорбційних установках нерухомого шару адсорбенту протікає при постійному тиску [2]. Підведення теплового потоку до нижньої частини шару сорбенту призводить до підвищення температури вище рівноважної. Відбувається процес десорбції з одночасним розповсюдженням фронту температури в шарі сорбенту. Математична модель процесу десорбцій включає: 4) рівняння теплопровідності шару сорбенту із врахуванням внутрішніх джерел енергії. 5) рівняння масообміну в шарі сорбенту. 6) рівняння рівноважного стану. Для спрощення розв’язання математичної моделі використовується плоска фізична модель: розглядається зміна температури лише по висоті шару сорбенту. Теплопровідність шару визначається теплопровідністю матеріалу сорбенту. Тому перспективним є використання композиційного сорбенту на основі кераміки із включеннями металу. В такому випадку теплопровідність сорбенту буде визначатися теплопровідністю металу. Оскільки P const , то рівновага системи зміщується за рахунок підведення теплоти.

    Переглянути
  • ОБГРУНТУВАННЯ СПРОЩЕНОЇ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ АДСОРБЦІЙНОГО НАСИЧЕННЯ ШАРУ СОРБЕНТУ В ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРІ

    Завдання створення ефективних систем акумулювання теплової енергії є важливою складовою частиною проблеми вирівнювання нерівномірності споживання електроенергії та стабілізації робочого режиму електричних мереж. Перспективним напрямком рішення даної проблеми є створення матеріалів і систем акумулювання, які працюють з використанням оборотних термохімічних реакцій. Саме такий принцип покладено в основу роботи адсорбційного термотрансформатора[1]. У нічний час, використовуючи електроенергію по зниженому тарифу, відбувається накопичення енергії за рахунок нагрівання та регенерація сорбенту з одночасною конденсацією пари холодоагенту, після чого, з 600 до 2300 години, термотрансформатор працює віддаючи закумульовану енергію у вигляді теплоти сорбції, яка подається до споживача. Актуальним є визначення залежності товщини шару засипки від часу поглинання пари сорбентом з метою моделювання апаратів різної продуктивності. Тому для вирішення питання ставляться наступні задачі: 1) сформулювати фізичну модель процесу адсорбції; 2) обґрунтувати припущення; 3) на основі фізичної моделі створити математичну модель; 4) сформулювати умови однозначності і граничні умови; 5) визначити шлях розв’язання математичної моделі. Процес в апараті проходить в умовах ізобарної адсорбції[2]. Математична модель процесу адсорбції складається із: 1) рівняння теплопровідності шару сорбенту із врахуванням внутрішніх джерел енергії. 2) рівняння масообміну в шарі сорбенту. 3) рівняння рівноважного стану. Для спрощення розв’язання математичної моделі використовуємо плоску фізичну модель: враховується зміна температури лише по висоті шару сорбенту. Зернистий шар сорбенту розглядаємо як однорідне ізотропне середовище. Теплопровідність шару визначається теплопровідністю матеріалу сорбенту. Тому перспективним є використання композиційного сорбенту на основі кераміки із включеннями металу. В такому випадку теплопровідність сорбенту буде визначатися теплопровідністю металевих включень. Зернистість матеріалу засипки дає змогу парі сорбату миттєво проникати в зону адсорбції. Кількість пари, що поглинається сорбентом пропорційна кількості тепла, що відводиться. Оскільки P const , то рівновага системи зміщується за рахунок зміни температури.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ПОДРІБНЕННЯ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНИХ КОМПОЗИТІВ

    Процес виробництва органо-мінеральних добрив супроводжується необхідністю створення нових центрів гранулоутворення. Це пояснюється тим, що швидкість росту гранул переважає швидкість утворення нових центрів гранулоутворення. Тому, для їх утворення використовується процес подрібнення. Під dп і dк розуміють початкові і кінцеві розміри найбільших шматків. Більш повною характеристикою матеріалу є його питома поверхня, тобто поверхня шматків і частинок, які приходяться на одиницю їх маси або об’єму. Часто характеризують матеріал по його фракційному складу, вираженому у долях або відсотках частинок близьких розмірів (вузьких фракцій). Різноманітність фізико-механічних властивостей твердих матеріалів і вимоги до них призвели до утворенню численного ряду подрібнюючих машин, котрі відрізняються за принципом дії і конструкцією. Твердий матеріал можна подрібнювати чотирма основними методами (рисунок 1): роздавлюванням, сколюванням, стиранням і ударом. У ряді подрібнюючих машин часто здійснюються різні поєднання основних методів (наприклад, удар і стирання, удар і роздавлювання), а також додаткова дія згинаючих і зрізаючих сил. Вибір методу відбувається з урахуванням механічних властивостей матеріалу і необхідної степені його подрібнення. Так, для грубого і середнього подрібнення переважні методи роздавлювання і сколювання, а для тонкого розмелювання – методи удару, стирання і їх поєднання. Дробарки, що можуть забезпечити необхідний ступінь подрібнення гранул для створення нових центрів гранулоутворення, зображено на рисунку 2. Метою даної роботи є дослідження процесу механічного подрібнення гранульованих органо-мінеральних композитів, а саме: - аналіз існуючих способів та обладнання для подрібнення гранульованих органо-мінеральних композитів, оцінка ефективності конструкції апаратів з різними способами подрібнення; - теоретичне дослідження процесу подрібнення композитів, розробка фізичної та математичної моделі процесу подрібнення; - розроблення конструкції подрібнюючої машини для подрібнення органо-мінеральних композитів, проведення досліджень та визначення умов основних режимів; - експериментальна перевірка фізичної та математичної моделей та визначення впливу параметрів на процес подрібнення; - економічне обґрунтування, рекомендації щодо раціонального ведення процесу та ймовірного його використання на виробництві; - удосконалення методики розрахунку промислового апарату.

    Переглянути
  • Дослідження гідродинаміки регулярної насадки

    Більшістю масообмінних пристроїв, які застосовуються в процесах ректифікації, абсорбції є спроектовані ще в минулому столітті і вже морально застарілі, наприклад насадки типу кілець Рашига, які не відповідають викликам сьогодення і не можуть задовольнити потреби промисловості. Підвищення вимог до якості випускаємої продукції, її конкурентоздатності на ринку, зниження енергозатрат на виробництво та екологічності виробництва в цілому, робить нагальними питання оптимізації і модернізації існуючих виробництв та розробки і впровадження нових принципів та методів виробництва. Одним з варіантів вирішення цих питань є створення високоефективного, компактного і енергозберігаючого обладнання, яке повинно відрізнятися простотою виконання і високою надійністю та технологічністю в експлуатації. Гідравлічні і масообмінні характеристики насадок чинять вирішальний вплив на ефективність роботи насадкових колонних апаратів. Колони з насадками навіть при однаковій ефективності поряд з барботажними тарілками мають перевагу в більш низькому гідравлічному опорі і менший час перебування. За останні роки з’явились більш ефективні контактні пристрої, які активно використовуються для модернізації обладнання. Серед них найбільшого поширення набули INTALOX, Sulzer, Koch, Norton, «Инжехим», «Меллапак», «Ваку-Пак»(Рис.1). Метою роботи ставиться сконструювати регулярну насадку яка б відповідала наступним вимогам: - розвинута питома поверхня; - мінімальний гідравлічний опір; - відсутність застійних зон; - рівномірність газорозподілення. Розробити методику її гідравлічного і якісного розрахунку, сформувати умови та рекомендації до використання. Для виконання поставленого завдання спроектована лабораторна установка для дослідження насадкової колони (Рис.2), яка дає можливість дослідити характеристики насадки при різних гідродинамічних режимах в контакті з різними середовищами і вивести якісні залежності для оцінки пристрою.

    Переглянути
  • Дослідження гідродинаміки нерегулярної насадки в процесах абсорбції

    Проблема інтенсифікації роботи ректифікаційних колон та абсорбційних апаратів існувала завжди: змінюється сировина, продуктивність установок та постановка завдань. У останні роки під час реконструювання тарілчатих колонних апаратів частіше за все тарілчаті контактні пристрої замінюються на більш досконалі насадкові контактні пристрої. Насадкова колона забезпечує менший перепад тиску по висоті колони, більш широкий діапазон стійкої роботи, більш високий ККД та відповідно більш високу роздільну здатність. Апарати з такими характеристиками дозволяють вирішувати питання з поглибленої переробки нафти та нафтопродуктів, енергозаощадження, та підвищення гнучкості як існуючих так і проектуємих технологій. Насадкові колони з розділу газових та рідких середовищ знайшли своє місце у сьогоденній промисловій практиці завдяки своїм вищевказаним перевагам, але їх використання на відміну від тарілчастих менше. Головною проблемою насадкових колон є рівномірне розподілення потоків рідини по насадці. Стікання потоку рідини до периферії по висоті колони, що зменшує корисну площу процесу тепломасообміну та лімітує розміри апарата. В останні роки інтерес до насадкових апаратів підвищився, що пов’язано з появою великої кількості нових типів насадкових пристроїв. Нерегулярні насадки на відміну від тарілчастих пристроїв дозволяють більш ефективно використовувати внутрішній об’єм колони для збільшення поверхні контакту фаз систем рідина – газ. Актуальним на сьогодні є розробка нових конструкцій насадок та проробка їх геометрії. Сьогодні промисловість має дуже широкий спектр видів насадкових контактних пристроїв задля модернізації технологічної бази. Серед них найбільшого розповсюдження набули «ИнжеХим», «Інталокс», сділа «Берлі», кільця «Лесина», «СКБ-НефтеХим», трикутна насадка. Метою роботи ставиться розробити нерегулярну насадку яка б задовольняла сьогоднішнім вимогам промисловості, новітнім технологіям, з розробкою методики її розрахунку а саме: - відсутність застійних зон; - розвинута питома поверхня; - рівномірність газорозподілення; - мінімальний гідравлічний опір; - високий ККД. Для вирішення поставленого завдання спроектована лабораторна установка для дослідження насадкової колони (Рис.2), що надає можливість дослідити характеристики нерегулярної насадки при різних гідродинамічних режимах в контакті з різними середовищами і вивести якісні залежності для оцінки масообмінного пристрою.

    Переглянути
  • Вплив ефектів ДІВЕ на фізико-хімічні параметри води

    Метою роботи є дослідження впливу ефектів дискретно- імпульсного введення енергії на фізико-хімічні параметри води та застосування їх в підготовці води для потреб харчової, фармацевтичної промисловостей та бальнеології. У Інституті технічної теплофізики НАН України в межах наукового направлення дискретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ), розроблено та застосовується обладнання, що дозволяє змінювати деякі фізико-хімічні параметри води шляхом імпульсної зміни тиску і температури. Для досліджень використовували 2 типи обладнання: апарат адіабатного скипання та роторно-пульсаційний апарат (РІА). За розробленими методиками досліджень оброблювали артезіанську воду з київського регіону, дані фізико-хімічного аналізу представлено у таблицях 1 і 2. У результаті експериментальних досліджень було встановлено, що після обробки води за технологіями ДІВЕ: - підвищується водневий показник води, та зберігається незмінним на протязі 19 місяців; - знижується загальна жорсткість, лужність та кількість сухого залишку; - підвищується вільна лужність.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ ПАРОВОГО КОНДЕНСАТОРА У СХЕМІ ОЧИЩЕННЯ МАСЛА ФУРФУРОЛОМ

    Одним з основних процесів традиційної технології виробництва нафтових масел є селективна очищення масляних дистилятів. Нині селективна очищення масляних дистилятів проводиться з використанням в якості виборчого розчинника фурфурол. Фурфурол або furfuraldehyde (C4H3OCHO), в’язка, безбарвна рідина яка має приємний ароматний запах; при взаємодії з повітрям вона набуває темний коричневий колір. З сполук, що входять до складу нафтових фракцій, найбільш розчиняються у фурфурол ароматичні вуглеводні, слабо розчинні парафінові вуглеводні і найгірше розчиняються асфальтно- смолисті сполуки. При звичайних температурах до 30-40 °С в фурфурол добре розчиняються тільки ароматичні вуглеводні, які у фракціях нафти, киплячих нижче 350-400 °С. Фурфурол отримується реакцією соляної і бромогідритної кислот на ксилозу та інші пентози. Доступним джерелом фурфуролу є рослинна сировина, що містить пентози, як-то: деякі види деревини, лушпиння і солома вівса, рису та інших злаків, волокна конопель, серцевина вичавленої цукрової тростини та т.ін. Гідроліз пентозів і відгін утвореного фурфуролу проводиться нагріванням рослинного матеріалу з розбавленою соляною чи сірчаною кислотами, рідше використовуються азотна та фосфорна кислоти. Екстрактний розчин проходить через теплообмінник, де він попередньо нагрівається паром, потім поступає у екстрактну відпарну колону, що працює під надлишковим тиском 0,1-0,2 кг/см2 . Пара надходить під нижню тарілку екстрактної колони та відкачується насосом. Екстракт відбирається насосом та потрапляє до холодильник де охолоджується водою. Пари фурфуролу з екстрактної відпарної колони надходять до конденсатора і конденсуються. При очистці масла фурфуролом проходить велика кількість процесів нагрівання, охолодження та конденсації. Виходячи з того, що різниця температур між теплоносіями велика, доцільно брати горизонтальний кожухотрубний конденсатор. Головна задача апарату є конденсація фурфуролу водою перед подачею до в колону відгонки фурфуролу. Розроблюваний апарат стоїть після екстрактної відпаної колони, там відбувається конденсція фурфуролу і при конденсуванні фурфурол відводиться в колону відгонки фурфуролу. З метою інтенсифікації процесу теплообміну в запропонованому кожухотрубному конденсаторі в міжтрубному просторі встановлено повздовжні перегородки. Конденсатор складається з кожуха 1 в якому розміщені трубні решітки 2 з пучком теплообмінних труб 3. Перегородки 4 з сегментними вирізами кріпляться на стяжках 5. Між перегородками 4 встановлюємо повздовжні перегородки 6, які вставляються в наскрізні отвори поперечних перегородок через всю довжину теплообмінника. Кришки 8 і 9 кріпляться за допомогою фланцевого з'єднання. Теплообмінник також містить штуцери 10 і 11 для підведення і відведення гарячого теплоносія і штуцери 12 і 13 для підведення і відведення відповідно холодного теплоносія. Гарячий теплоносій надходить в теплообмінник через штуцер 10, протікає по трубах 3, де охолоджується, і виводиться через штуцер 11. Холодний теплоносій потрапляє через штуцер 13 в міжтрубний простір де підігрівається і відводиться через штуцер 12.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КИП’ЯТИЛЬНИКА РАФІНАТНОЇ ДІЛЯНКИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ МАСТИЛА ФУРФУРОЛОМ

    В Україні постала необхідність в виробництві якісних синтетичних розчинників та сировини для виробництва полімерних матеріалів для сучасних хімічних виробництв (зокрема для очистки мастил). Одним з таких матеріалів є фурфурол. Найбільшого поширення в мастилоочисному виробництві фурфурол отримав для очищення дистилятних мастил. Широко застосовується він також і для очистки деасфальтованих залишкових мастил із нафти з невисокою і середньою смолистістю. Фурфурол більш ефективний при очищенні фракцій дистилятів зі значним вмістом ароматичних вуглеводнів. Відгонка фурфуролу із рафінатного розчину проходить зазвичай в одну ступінь під вакуумом. Інколи її ведуть під атмосферним тиском. Однією із стадій для збільшення якості розділення і підвищення виходу рафінату є повернення частини екстракту із системи регенерації фурфурола. На цьому етапі широко застосовуються кип’ятильники. Виконавши аналіз вітчизняних і світових наукових публікацій, а також проаналізувавши вітчизняні і світові патенти винаходів та корисних моделей на горизонтальний випарний апарат було запропоноване наступне удосконалення: у теплообмінні труби кип’ятильника необхідно встановити направляючі, які виконані у вигляді безперервної спіралі, що забезпечує направлення потоку по спіралі, за рахунок чого збільшується час перебування теплоносія в апараті. Кип’ятильник(рисунок 1) має розподільчу камеру 1, з'єднану з кожухом 2, теплообмінні труби 3, безперервні спіралі 4, штуцера 5, 6, 7, 8, 9, плаваюча головка 10. Розподільча камера 1 розділяється перегородкою 11. Кип’ятильник працює таким чином. Рідина, яку необхідно випарити поступає через штуцер 7, залишок рідини відводиться через штуцер 8, пара відводиться через штуцер 9, в той час коли теплоносій поступає через штуцер 5 і виходить через штуцер 6. Безперервні спіралі 4, вставлені в теплообмінних трубах 3, забезпечують рух теплоносія по спіралі, за рахунок чого збільшується час перебування його в апараті. Кип’ятильники запропонованої конструкції можуть бути встановлені горизонтально, бути дво-, чотирьох- чи шестиходовими по трубному простору. Вони нескладні у виготовленні та експлуатації, забезпечують ефективний теплообмін між речовинами у трубному та міжтрубному просторах.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШКИ СУМІШІ ОВОЧІВ В КОНВЕКТИВНІЙ СУШАРЦІ

    Сушіння являється найкращим консервантом для зберігання продуктів харчування, також воно дозволяє здешевити їх транспортування, надати їм необхідні властивості [1]. Вологу можна видаляти механічними способами (наприклад, віджимом), але більш повне обезводжування досягається лише шляхом випарювання вологи і відводом утворюваних парів, тобто з допомогою теплової сушки. При цьому попереднє приготування перед сушкою механічними способами (наприклад, подрібнювання на більш дрібні шматки потрібної форми), а потім – сушінням. Такий комбінований спосіб видалення вологи дозволяє підвищити економічність процесу [2]. В хімічному виробництві, як правило, приміняється штучне сушіння на спеціальних установках, так як процес процес природного сушіння на відкритому повітрі занадто довгий і не дає потрібних фізичних властивостей. Для сушіння овочів та фруктів найкраще застосовувати конвективну сушку, так як вона дозволяє отримати очікувані фізичні та хімічні показники, при правильному, оптимального виборі режиму сушіння. Метою даного проекту є експериментально дослідити кінетику процесу сушіння моркви та квасолі, побудувати криві сушіння та зробити висновок щодо оптимального режиму сушіння. Також є припущення, що при сушінні моркви та квасолі разом відбуватиметься значна інтенсифікація процесу, так як в даному випадку квасоля виступатиме адсорбентом, оскільки вона є більш сухою, тому буде відбирати частину вологи на себе. Такий спосіб дозволить зменшити кількість підведеної енергії, що зробить процес сушки більш м’яким та покращить фізико- хімічні властивості продукту після його відновлення його вологою (колір, смак та т.ін.). Оскільки, сушіння овочів та фруктів не лише є хорошим методом консервації, а й значно зменшує їхню вагу, це в свою чергу значно полегшує їх транспортування, а отже і є економічно доцільнішим. Для дослідження процесу сушки суміші моркви та квасолі була створена експериментальна установка. Експериментальний стенд складається з системи ізольованих повітряних каналів з пристроями для теплової обробки і циркуляції теплоносія, вимірювальних ділянок, сушильних камер (вертикальної та горизонтальної), вимірювальних пристроїв для заміру величин, які характеризують кінетику сушіння досліджуваного матеріалу. Камера для сушіння представляє собою прямокутний короб, виконаний з листової сталі. Камера має бокові люки для з прозорими стінками, а також штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів від матеріалу до потенціометру та трубки Піто. Щоб мати уявлення про вплив режиму сушіння на її тривалість, криві кінетики сушіння систематизуються за параметрами, що характеризують режим. Наприклад, якщо вивчається вплив температури, то на графіках наносяться криві сушіння, які відповідають різним температурам повітря, але при однаковій вологості і швидкості руху повітря. Якщо початковий вологовміст матеріалу різний, то криві сушіння можуть бути приведені до одного початкового вологовмісту шляхом переміщення їх по осі абсцис, якщо при цьму ми не виходимо з області періоду сталої швидкості сушіння. Необхідно відмічати реальний початковий вологовміст матеріалу, так як останній в загальному випадку впливає на критичний вологовміст.

    Переглянути
  • ВИБІР СОРБЕНТУ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРІВ

    Питання економії паливно-енергетичних ресурсів і захисту довкілля в деякій мірі можуть бути вирішені шляхом розширення масштабів використання джерел енергії, які відновлюються, в тому числі і енергії оточуючого середовища. Одним із найбільш ефективних способів перетворення цієї енергії є отримання штучного холоду. Перспективними для цього є невеликі холодильні установки індивідуального використання. Але до таких установок висувається ряд специфічних вимог: простота обслуговування, повна автономність, доступність для широкого споживача. Найбільш повно даним вимогам відповідають тепловикористовуючі сорбційні холодильні установки із твердим сорбентом. Адсорбційні термотрансформатори використовують тверді речовини, наприклад, силікагель, вугілля або цеоліт. У фазі десорбції до теплообмінника, покритого шаром силікагелю або цеоліту, підводиться тепло. Рідка частина твердого матеріалу перетворюється у пару і поступає у другий теплообмінник. Цей теплообмінник у першій фазі віддає тепло, яке виділяється при конденсації пари (теплота конденсації), в систему опалення. Коли цеоліт зневоднюється і вода конденсується у другому теплообміннику, перша фаза закінчується. У другій фазі теплообмінник виконує роль випарника. Вода в ньому кипить за рахунок тепла оточуючого середовища, оскільки в цій фазі велике співвідношення тисків. Водяна пара поступає у теплообмінник, де адсорбується силікагелем або цеолітом. Тепло, яке при цьому віддає адсорбент, поступає в систему опалення (теплота адсорбції). По закінченні процесу адсорбції цикл припиняється. Основною задачею у розробці ефективної адсорбційної системи охолодження є вибір робочих речовин, а саме, адсорбенту, оскільки від інтенсивності процесів адсорбції та десорбції залежить ефективність роботи всього апарата. Адсорбент повинен мати високу вологоємність і володіти здатністю достатньо повної регенерації при нагріванні. Одним із основних недоліків існуючих адсорбційних холодильників є значна маса адсорбційного обладнання. Робочі речовини можна поділити на такі групи: 1) адсорбенти на основі ефекту фізичної адсорбції – цеоліти, силікагелі, активоване вугілля; 2) адсорбенти на основі ефекту хемосорбції – солі лужних і лужноземельних металів. Сорбційна ємність адсорбентів першої групи невелика, але завдяки сталості властивостей, довговічності гранул та невисокій температурі регенерації ці сорбенти отримали найбільш широке практичне використання. Більш високою вологоємністю володіють органічні солі, які утворюють із парами холодоагенту тверді хімічні сполуки типу кристалогідратів. Однак практичне використання цих робочих речовин має технічні труднощі, пов’язані із проблемою збереження стабільності гранульованої структури адсорбенту, оскільки при багатократних циклах сорбції-десорбції можливе часткове розчинення солі при місцевому насиченні холодоагентом. Експлуатаційні властивості апарата визначаються різницею температур при рівних тисках насичення води та сорбенту. Для вибору сорбенту для адсорбційного термотрансформатора в залежності від температур теплоносіїв, що визначають вказану різницю температур, розроблена узагальнена діаграма (рисунок 1) потрібного користуються графіком, наведеним на.

    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
  • ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ ЦИКЛ АДСОРБЦІЙНИХ АКУМУЛЯТОРІВ ТЕПЛОТИ

    Завдання створення ефективних систем акумулювання теплової енергії є важливою складовою частиною проблеми вирівнювання нерівномірності споживання електроенергії. У теперішній час відоме велике різноманіття видів і конструкцій теплових акумуляторів: теплові акумулятори з твердим теплоакумулюючим матеріалом, теплові акумулятори з фазоперехідним теплоакумулюючим матеріалом, рідинні акумулятори тепла, парові акумулятори тепла. Основним недоліком цих систем акумулювання тепла є мала густина накопичення енергії, і, відповідно, великі габарити та матеріалоємність, що перешкоджає їх широкому розповсюдженню [1]. Основною задачею у розробці ефективних адсорбційних акумуляторів теплоти є вибір адсорбенту, оскільки від інтенсивності процесів адсорбції та десорбції залежить ефективність роботи всього апарата.[2] На сьогоднішній час розроблено нове сімейство композитних сорбентів «сіль в пористій матриці», так званих Селективних Сорбентів Води (ССВ). Вони вирізняються тим, що за рахунок проникнення різних солей в пори звичайних сорбентів вдається: - істотно збільшити їх сорбційну здатність; - здійснити обмін великої кількості води у вузькому температурному інтервалі; - «підігнати» температуру термохімічної реакції до потрібної для даного циклу акумулятора. Для прикладу, розглянемо стабільність властивостей сорбенту, що має як активну складову сіль - CaCl2, рис 1.1.[3] Діаграма LnP-1/T зручна для побудови адсорбційного циклу і дозволяє оцінити ступінь відхилення дійсних процесів від рівноважних. Діаграма LnP-1/T у вказаних координатах і теоретичний цикл адсорбційного термохімічного акумулятора (при температурі гріючого джерела 40 °С і низькопотенційного 10 °С) показані на рис. 1.2.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОМАСООБМІНУ В ЗЕРНИСТОМУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КОМПЛЕКСНИХ ГУМУСНИХ ДОБРИВ

    Створення сучасних органо-мінеральних добрив дозволяє вирішити одну з найважливіших проблем сучасного сільськогосподарського виробництва – забезпечення бездефіцитного балансу корисних речовин в ґрунті. Проте внесення індивідуальних речовин екологічно не вигідно, тому необхідно зосередити увагу на розробці комплексних добрив. Комплексні гуміново-мінеральні тверді композити зі змінним співвідношенням органічних, мінеральних речовин, карбоміду що дозволяють одержати добрива з різним рівнем кислотності. Створити їх можна за рахунок утворення багатошарової структури композиту з кристалічним каркасом, в якому хаотично розташовані аморфні частинки. Рівномірність розподілення мінеральних і органічних речовин визначається умовами масової кристалізації [1]. Метою роботи є дослідження процесу гранулоутворення та кристалічної структури гранул при різних складах початкової суміші. Фізична та математична модель При розгляді процесів, що відбуваються в мікрошарі, можна сформулювати механізм утворення багатошарових твердих композитів. Рідка фаза за рахунок дії адгезійно-сорбційних сил утримується на поверхні твердих частинок у вигляді надтонкої плівки. До плівки мірошару, який знаходиться на предметному склі підводиться енергія. Це призводить до інтенсивного випаровування розчинника, в результаті чого на поверхні твердих частинок утворюється тонкий шар з мікрокристалів мінеральних речовин та осаджених між ними колоїдних часток гумінових сполук. Мікрокристали служать центрами кристалізації мінеральних речовин з чергової плівки рідини, внаслідок чого відбувається ріст гранул. Рідина нагрівається та випаровується за рахунок теплоти, отриманої від попередньо нагрітої скла та від теплоносія (рисунок 1). Були проведені експериментальні дослідження за допомогою яких проведено перевірку адекватності математичної моделі (рисунок 2). Була підібрана фізична та створена математична модель процесу зневоднення структури мікрошару. Експериментально визначено вплив інтенсивності перенасичення, наявності гумату на структуру мікрошару при ізотермічній масовій кристалізації композитних розчинів на основі сульфату амонію. Перевірена адекватність створеної математичної моделі. В подальшому більш доцільно провести експерименти при цих температурах з додаванням карбоміду та дослідити його вплив на мікроструктуру шару.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ГІДРООЧИЩЕННЯ ГАСУ

    Процес гідроочищення широко застосовується в нафтопереробці. Гідроочищенню підлягають бензинові та керосинові фракції нафти, а також різного роду мастила. Завдяки такому очищенню отримують сучасні види пального з малим вмістом сірки, а також реактивне пальне і пальне для літаків. Установка гідроочищення гасу з використанням високотемпературної сепарації забезпечує зниження масової частки сірки в сировині – гасі – з 0,166 до менш ніж 0,001 %. Основні реакції, що проходять при гідроочищенні: гідрогеноліз зв’язків вуглецю з практично повним перетворенням органічних з’єднань, сірчаних та кислих, в граничний вуглець з одночасним утворенням H_2 S, NH_3 та водяної пари, що легко видаляються. На представленій ділянці технологічної схеми (рис.1) досягається підвищення продуктивності процесу за рахунок використання високотемпературної сепарації, а також завдяки удосконаленню конструкції кип’ятильника. Газосировинна суміш проходить змійовики печі і з тиском 4,2 МПа та температурою близько 653 К надходить у реактор 1 з нерухомим шаром каталізатора 2. Після реактора, газопродуктова суміш охолоджується послідовно в кип’ятильнику 3 і подається в сепаратор. Після чого стабілізується в колоні 4. Підведена з водяного конденсатора- холодильника 5 трифазна суміш розділяється за тиску 3,7 МПа і температури близько 316 К у низькотемпературному сепараторі 6. Відстояний від води вуглеводневий конденсат, що складається переважно з бензинових і легких гасових фракцій, після виходу із сепаратора 6 нагрівається в теплообміннику 7 і надходить у стабілізаційну колонну 4. Відхідний водневмістний гас із сепаратора 6, пройшовши приймач 8 з краплевідбійником, стискується компресором приблизно до 4,9 МПа і змішується зі свіжим гасом – технічним воднем. Зі стабілізаційної колони 4 з верху виходять пари відгону та гази, а зі споду – очищений гас. Режим роботи колони витримується такий, щоб одержати продукт з потрібною температурою спалаху. Температура низу цієї колони становить 540 К. Завданням роботи є проектування кип’ятильника, що використовується для поступового охолодження газопродуктової суміші.

    Переглянути
  • ТЕПЛООБМІННИК ОХОЛОДЖЕННЯ МОНОЕТАНОЛАМІНУ ДІЛЯНКИ УСТАНОВКИ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

    Водень є одним із найважливіших вихідних компонентів великої кількості хіміко-технологічних процесів. Отже розроблення нового і модернізація діючого зокрема, теплообмінного, обладнання є актуальною задачею. Водень практично весь знаходиться у вигляді сполук, тому для його отримання застосовують хімічні методи. Зокрема, можуть бути використані реакції розкладу. Одним із способів отримання водню служить реакція розкладання води електричним струмом. Основний промисловий спосіб отримання водню — реакція з водою метану, який входить до складу природного газу. Вона проводиться при високій температурі: СН4 + 2Н2O = CO2 ↑ + 4Н2 −165 кДж Водень, що отримується з води, - один з найбільш енергонасичених носіїв енергії. Адже теплота згоряння 1 кг H2 становить (за нижчого межі) 120 МДж / кг, у той час як теплота згоряння бензину або кращого вуглеводневої авіаційного палива - 46 - 50 МДж / кг, тобто в 2,5 рази менше 1 т водню відповідає за своїм енергетичного еквіваленту 4,1 тут, до того ж водень,що відтворюється. Метою роботи є проектний вибір теплообмінника для охолодження зконденсованого розчину моноетаноламіну (МЕА) після десорбера до 40˚С за допомогою технічної води. Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процесом. Цей метод застосовується також на Казенному заводі порошкової металургії в м. Бровари. Технологічний процес одержання водню на цьому підприємстві складається з декількох ділянок: ділянки конверсії окису вуглецю, ділянки охолодження газового конденсату, ділянки десорбції розчину МЕА, ділянки холодильної машини, ділянки глибокої осушки водню, ділянки збору парового конденсату та ділянки зберігання азоту. Розглянемо ділянку десорбції розчину МЕА (рис.1), бо від якості його регенерації залежатиме ефективність роботи схеми в цілому. Із ємності 1 розчин МЕА надходить в теплообмінник 2, де нагрівається до температури 373 K, а потім подається у верхню частину десорбера 3. Остаточна десорбція розчину відбувається при кип’ятінні його у виносному кип’ятильнику 4. З метою очищення розчину МЕА від продуктів розпаду та неорганічних домішок передбачена його розгонка у смоловідокремлювачі 5. Після десорбції пари МЕА надходять до конденсатора 7 та остаточно охолоджується в теплообміннику 6. Після цього розчин МЕА знову подається в робочий цикл. При цьому для забезпечення якісної роботи необхідно дотримуватись вказаних температурних режимів. Отже розробка холодильника є центральною задачею для організації ефективної роботи технологічної схеми. Основними вимогами при конструюванні теплообмінного апарата є: забезпечення інтенсивного теплообміну при оптимальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень. Тому задачі, які ставляться при розробці та проектуванні даного теплообмінного обладнення для охолодження зконденсованого розчину МЕА після десорбера є інтенсифікація теплообміну шляхом обґрунтування та вибору конструкції апарата та оптимальних режимів роботи. Також необхідне удосконалення конструкції апарата для підвищення ефективності роботи всієї ділянки.

    Переглянути
  • АПАРАТ ПОВІТРЯНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ УСТАНОВКИ ПЕРЕРОБКИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТУ

    Одним із основних джерел та складових світової енергетики є вуглеводнева сировина (нафта, газ, вугілля, продукти рослинного походження). Запропонована технологія переробки газового конденсату бензин дозволить отримувати величезний щорічний прибуток і економити сотні і тисячі мільйонів тонн сировини. Іншими словами її впровадження еквівалентно збільшенню світових запасів вуглеводнів у кілька раз. Відповідно до технологічної схеми (рисунок 1) сировина – стабільний газовий конденсат поступає на установку по трубопроводу у всмоктуючу лінію насосного агрегату 9. Далі насосом стабільний газовий конденсат подається в міжтрубний простір теплообмінників 3 та 4, де нагрівається від 293 до 383 К. Байпасний потік стабільного газового конденсату подається на вхід теплообмінника 3 (до міжтрубного простору) для регулювання температури основного потоку стабільного газового конденсату. Після теплообмінника 3 стабільний газовий конденсат з температурою 383 К спрямовується в піч нагріву 2. Частина потоку стабільного газового конденсату спрямовується на зрошування відгінної секції колони ретифікації 1. Установка спроектована в блоково – модульному виконанні. З печі стабільний газовий конденсат в паровій фазі з температурою 523- 573 К і тиском 0,31 МПа поступає в нижню секцію колони 1. У нижній секції відбувається часткове виділення важкого залишку і здійснюється передача теплоти блоком термосифонів в кубову частину відпарної секції колони. З нижньої секції пари стабільного газового конденсату поступають у відгінну секцію, де від них остаточно відділяється важкий залишок. Пари вуглеводнів через розподільну тарілку поступають в укріплюючи секцію, де відбувається розподіл бензинової і дизельної фракцій. Дизельна фракція через відпарну секцію колони 1 поступає в кубову частину, де відбувається остаточне відпарювання бензинової фракції. Пари бензинової фракції проходять у верхню частину колони, де зрошуються охолодженою бензиновою фракцією, виходять з колони і спрямовуються в повітряний холодильник 5. Далі бензинова фракція з температурою 303 К поступає в продуктову ємність 6, а дизельна фракція з кубової частини відпарної секції колони поступає в трубну частину теплообмінника 3 і далі з температурою 323 К спрямовується в продуктову ємність 2. Частина бензинової фракції зі збірника 6 насосом 10 подається в колону 1 в якості зрошення. Завданням роботи є спроектувати апарат повітряного охолодження. Для цього проведено модернізацію апарата повітряного охолодження шляхом заміни трубчатки з однаковим діаметром труб на елемент трубчатки з трубами більшого діаметру, які розташовані у ній по вершинах правильних трикутників та меншого діаметру в центрі трикутників апарата повітряного охолодження. Це дозволить збільшити площу поверхні теплообміну.

    Переглянути
  • АПАРАТ ПОВІТРЯНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ В УСТАНОВЦІ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТУ

    Апарат повітряного охолодження, що проектується використовується для охолодження бензинового дистиляту. Апарат повітряного охолодження, зображений на рисунку 1, складається з наступних основних вузлів: 4 – теплообмінної секції; 1 – осьового вентилятора з приводом; 2, 5 – опорних і огороджувальних конструкцій. Основним елементом апаратів охолодження є теплообмінні секції, теплообмінну поверхня яких компонують з оребрених труб, закріплених в трубних решітках в чотири, шість або вісім рядів. Труби зазвичай розташовують по вершинах рівностороннього трикутника, тому, що коридорне розташування забезпечує гіршу тепловіддачу. До трубних граток приєднані кришки, внутрішня порожнина яких служить для розподілу охолоджуваного потоку рідини по трубах. Секції розташовують горизонтально, вертикально або похило, що визначає тип АВО. Охолодження рідких теплоносіїв здійснюється за рахунок теплообміну з повітрям. Процес досить інтенсивний, тому, що використовуються оребрені труби, оснащені турбулізаторами повітряного потоку (рисунок 2), площа зовнішньої поверхні яких в 10 - 25 разів більше площі їх внутрішньої поверхні. Труби для стандартизованих вітчизняних апаратів повітряного охолодження мають зовнішнє ребра двох типів виконання: біметалічна труба, що складається з внутрішньої гладкою (сталевий або латунної) і зовнішньої (алюмінієвої) з накатаними гвинтовим ребром виконання Б; монометалічна (алюмінієва) труба з торованим гвинтовим (спіральним) ребром виконання М. Другим необхідним елементом будь-якого типу АВО є вентилятор, який, обертаючись в порожнині колектора, нагнітає повітря через Міжтрубний простір секцій. Значні витрати повітря в апаратах повітряного охолодження при порівняно невеликому статичному напорі (100 - 400 Па) забезпечуються осьовими вентиляторами з числом лопатей 4, 8 і діаметром 0,8 - 6,0 м. Колектор з'єднується з теплообмінними секціями за допомогою дифузора, форма якого сприяє вирівнюванню потоку повітря по перетину теплообмінної секції. Дифузор і колектор вентилятора кріпляться до рами, на якій встановлені теплообмінні секції. В даному апараті повітряного охолодження приймаємо оребрені труби,що розташовані по вершинах правильних трикутників. Оребрення труб дозволяє збільшити коефіцієнт теплопровідності, а вибране розташування труб значно збільшить площу теплообміну.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТРУБНОГО ЕЛЕМЕНТА КИП’ЯТИЛЬНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ГІДРООЧИЩЕННЯ ГАСУ З ВИКОРИСТАННЯМ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОЇ СЕПАРАЦІЇ

    Гідроочищення використовують для поліпшення якості продукту або фракції за рахунок видалення небажаних домішок, таких, як сірка, азот, кисень, смолисті сполуки, ненасичені вуглеводні. Гідроочищення гасу з використанням високотемпературної сепарації забезпечує зниження масової частки сірки в сировині – гасі – з 0.166 до менш ніж 0.001 %. Використовується в різних галузях виробництва, в тому числі і в нафтохімічній промисловості. Під час процесу гідроочищення виникає необхідність випаровувати компоненти. В таких випадках застосовуються кип’ятильники [1]. Кип’ятильник складається з корпусу з паровим простором, штуцерів та трубних елементів. Від форми та розташування цих елементів залежить ефективність роботи кип’ятильника. В основу модернізації покладено завдання підвищення ефективності роботи елемента кип’ятильника, за допомогою удосконалення конструкції теплообмінної труби, шляхом встановлення в трубу рухомої пружини з лопатями, що дозволяє збільшити коефіцієнт теплопередачі і, відповідно, підвищує інтенсивність тепловіддачі [2]. Поставлене завдання досягається тим, що в елемент кип’ятильника, який представлений трубою, приєднується по всій довжині труби рухома пружина з лопатями. При цьому пружина кріпиться за допомогою допоміжних елементів таким чином, що дозволятиме вільно здійснювати поздовжні та поперечні переміщення під дією потоку теплоносія. Таким чином, збільшення тепло знімання можна досягти, збільшуючи коефіцієнт теплопередачі. Збільшення коефіцієнта теплопередачі дозволяє підвищити менший коефіцієнт тепловіддачі і знизити термічний опір. Використання рухомої пружини дозволяє зруйнувати тепловий пограничний шар, тим самим сприяючи інтенсифікації процесу теплопередачі. Елемент кип’ятильника (Рис.1) складається власне з рухомої пружини 1 з лопатями 2, яка прикріплена на внутрішню поверхню труби 3. Робота елемента кип’ятильника полягає у наступному: теплоносій, що нагрівається, рухається усередині труби 3, віддає тепло рідині, яка подається зовні труби. Рухома пружина 1 з лопатями, що кріпиться до внутрішньої поверхні труби, турбулізує рідину та зменшує товщину пристінного ламінарного шару. Переміщення пружини забезпечується лопатями.  

    Переглянути
  • ПЕРЕРОБКА ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА З РОЗРАХУНКОМ ПОВІТРЯНОГО ХОЛОДИЛЬНИКА

    Ресурси нафти та газу в Україні характеризуються наявністю значної кількості розвіданих родовищ, які не розробляються в промислових масштабах. Вони не мають відповідної інфраструктури для добутку і транспортування вуглеводневої сировини. Переробка нафти і газового конденсату таких родовищ безпосередньо в місцях їх видобутку, дозволить отримати додаткову кількість товарних продуктів. Вирішення вказаної задачі можливо шляхом створенням в структурі нафто- і газовидобувних підприємств малотоннажних комплексів по переробці нафти і газового конденсату. Тому модернізація установки переробки газового конденсату є актуальною. Стабільний газовий конденсат (СГК) (рисунок 1) поступає на установку по трубопроводу у всмоктуючу лінію насосного агрегату 9. Далі насосом СГК подається в міжтрубний простір теплообмінників 3,4, де нагрівається від 293К до 383К. Байпасний потік СГК подається на вхід теплообмінника 3 (міжтрубний простір) для регулювання температури основного потоку СГК. СГК після теплообмінника 3 з температурою 383К спрямовується в піч нагріву 2. Частина потоку СГК спрямовується на зрошування відбійної секції колони ректифікації 1. З печі СГК в паровій фазі з температурою 523-573К і тиском 0,31МПа поступає в нижню секцію колони 1. У нижній секції відбувається часткове виділення важкого залишку і здійснюється передача теплоти блоком термосифонів в кубову частину відпарної секції колони. З нижньої секції пари СГК поступають у відбійну секцію, де від них остаточно відділяється важкий залишок. Пари вуглеводнів без залишкової фракції через розподільну тарілку поступають в зміцнюючу секцію, де відбувається розподіл бензинової і дизельної фракцій. Дизельна фракція через відпарну секцію колони 1 поступає в кубову частину, де відбувається остаточне відпарювання бензинової фракції. Дизельна фракція охолоджується повітряним холодильником 6 з 453К до 373К. Пари бензинової фракції проходять у верхню частину колони, де зрошуються охолодженою бензиновою фракцією, виходять з колони і спрямовуються в повітряний холодильник 5. Далі бензинова фракція з температурою 303К поступає в продуктову ємність 6, а дизельна фракція з кубової частини відпарної секції колони - в трубну частину теплообмінника 3 і далі з температурою 323К спрямовується в продуктову ємність 2. Частина бензинової фракції з місткості 6 насосом 10 подається в колону 1 в якості зрошення. Метою даного проекту є опис технологічної схеми переробки газового конденсату, параметричний розрахунок повітряного холодильника для охолодження дизельної фракції, та складальне креслення повітряного холодильника.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ РОЗДІЛЕННЯ ВУГЛЕВОДНІВ С1 – С6 З МОДЕРНІЗАЦІЄЮ ПОВІТРЯНОГО ХОЛОДИЛЬНИКА

    Як джерела органічної сировини значну роль відіграє нафта і природний газ. Видобуток, транспортування і переробка є більш економічним. Нафти є складними сумішами вуглеводнів і різноманітних кисневих, азотних і сірчистих сполук. В природі зустрічаються нафти, що містять більше гетеро атомних органічних сполук, ніж власне вуглеводнів, і такі, що складаються майже виключно с вуглеводнів. Природна нафта, що видобувається з надр землі, завжди містить деяку кількість розчинених в ній газів (попутні природні гази), головним чином метану і його гомологів. Тому вдосконалення установки для розділення вуглеводнів є актуальною. Попутний газ стискуюсь в компресорі 1 (Рисунок 1) і після охолодження водою подають у колону ректифікації 2, в якій вуглеводні С1-С3 відділяють від вищих. Залежно від застосованого тиску і вмісту в газі фракцій С1 і С2 для створення флегми в дефлегматорі 3, як холодоагент використовують воду або киплячий пропан з холодильного циклу. Легка фракція піддається ректифікації в колоні 5, в якій флегма виходить за рахунок охолодження киплячим пропаном з холодильного циклу. Верхнім продуктом цієї колони є сухий газ, а в кубі залишається пропан. Важка фракція вуглеводнів С4-С6 з куба колони 2 дроселює до тиску 0,8 МПа. І в колоні ректифікації 6 з неї відганяють фракцію С4, яку піддають ректифікації в колоні 7, отримуючи фракції н-бутанта ізобутану з вмістом основних продуктів 98%. Кубова рідина колони 6 дроселюється до тиску 0,3 МПа і подається на подальшу ректифікацію в колону 8, де вуглеводні С5 діляться на ізопентан і н- пентан, які містять 97-98% основних речовин. Зважаючи на малу різницю температур кипіння ізомерів пентану і бутану колони для їх розділення мають по 100-180 тарілок і працюють при великому флегмовому числі. Метан та етан, що містяться в сухому газі, можна розділити низькотемпературною ректифікацією, при якій флегма створюється шляхом охолодження рідким пропаном і етаном при тиску 4,0-4,5 МПа. Окрім того, природний газ, що містить 96-97% СН4, може безпосередньо застосовуватися як технічний метан. Метою роботи є проектування та вдосконалення повітряного холодильника який на технологічній схемі служить для охолодження холодагенту. Застосування повітряного охолодження дає ряд переваг,з яких головними є: економія охолоджування води та зменшення кількості стічних вод; значно зменшуються затрати праці на очистку апарату,через відсутність накипу та відкладень солей.

    Переглянути
  • ГАЗОФРАКЦІОНУЮЧА УСТАНОВКА АБСОРБЦІОННО- РЕКТИФІКАЦІЙНОГО ТИПУ З ОБРАХУНКОМ І УДОСКОНАЛЕННЯМ ТЕПЛООБМІННИКА

    На сьогоднішній день, однією з головних проблем в Україні є процес газофракіонування, який призначений для отримання індивідуальних легких вуглеводнів або вуглеводневих фракцій високої чистоти з нафтозаводських газів. Тому модернізація установки газофракціювання є актуальною. Джерелом вуглеводневих газів на нафтопереробних заводах є гази, розчинені в нафті і які виділяються при первинній перегонці на установках АТ і АВТ, і гази, що виходять в процесі деструктивної переробки нафти. В залежності від складу розрізняють граничні і неграничні гази. Гази складаються з вуглеводнів метанового ряду. Газ з установки каталітичного крекінгу надходить на очистку моноетаноламіном в абсорбер 2 (Рисунок 1). Очищений газ стискається компрессором з 0,6 до 1,4МПа, охолоджується і подається під фракціоніруючий абсорбер 8, під 22-гу тарілку. На цю ж тарілку подається конденсат з сепаратора 7. В абсорбер вводиться також нестабільний бензин, який є основним абсорбентом. З верху абсорбера 8 йде сухий газ, що містить вуглеводні С1-С2, а знизу разом з абсорбентом відводяться вуглеводні С3-С4. Для більш повної абсорбціі бензинових фракцій, які винесені з сухим газом у верхню частину 8, подається стабільний бензин. Температура абсорбційної частини підтримується проміжним охолодженням абсорбенту. Насичений і деетанізований абсорбент з колони 8 потрапляє в стабілізатор 9, верхнім продуктом якого є «головка» стабілізації, а нижнім - стабільний бензин. «Головка» стабілізації надходить на блок очистки 10, де очищується від сірчистих сполук розчином моноетаноламіна і лугом. Потім з очищеної «головки» в пропановій колоні 11 виділяється пропан-пропіленова фракція. Кубовий продукт колони 11 в бутановії колоні 12 розділятися на бутан-бутиленову фракцію і залишок, який об'єднується зі стабільним бензином. В колоні 4 проводитися очистка моноетаноламіна від сірководню. В даній роботі пропонується використати теплообмінник типу ТТАІ – це унікальний за своїми техніко-економічними характеристиками теплообмінник. Надвисока компактність якого поєднується з можливістю самоочищення від накипу та високими показниками надійності. Економічно доцільний. Конструктивно ТТАІ є кожухотрубний теплообмінний апарат. Але при цьому товщина стінок трубок, виконаних з нержавіючої сталі або титану, становить всього 0,2 міліметра, а діаметр трубок - 8 міліметрів. Трубний пучок з нерегулярною розбивкою, з великою щільністю набору трубок. Швидкість руху теплоносія в теплообміннику досягає 4-5 м / с. Основні переваги: легкий і компактний завдяки трубному пучку з тонкостінних трубок; висока ефективність експлуатації: високий коефіцієнт тепловіддачі і знижений гідравлічний опір; надійний завдяки використанню корозійностійкої сталі або титанових сплавів і спеціальної полімерної трубної решітки; невимогливий до обслуговування завдяки самоочищення; повна відповідність потребам замовника завдяки індивідуальному виконанню ТТАІ; ціна нижче інших теплообмінників аналогічних по потужності.

    Переглянути
  • ГАЗОФРАКЦІОНУЮЧА УСТАНОВКА АБСОРБЦІОННО- РЕКТИФІКАЦІЙНОГО ТИПУ З ОБРАХУНКОМ І УДОСКОНАЛЕННЯМ ТЕПЛООБМІННИКА

    Процес газофракціонування призначений для отримання з нафтових газів низькомолекулярних вуглеводнів C1-C6. Джерелом легких вуглеводнів на нафтопереробних заводах є гази, розчинені в нафті і які виділяються при первинній перегонці на атмосферно трубчатих установках і утворюються в термодеструктивних або каталітичних процесах переробки нафтової сировини, а також газової стабілізації нестабільних бензинів. Одна з принципових схем такого процесу приведена на рисунку 1.[1] Газ з установки каталітичного крекінгу надходить на очищення моноетаноламіном в абсорбер 2. Потім очищений газ стискається компрессором з 0,6 до 1,4МПа, охолоджується і подається в фракціонуючий абсорбер 8, в 22-гу тарілку. На цю ж тарілку подається конденсат з сепаратора 7. В абсорбер вводиться також нестабільний бензин, який є основним абсорбентом. З верху абсорбера 8 йде сухий газ, що містить вуглеводні С1-С2, а знизу разом з абсорбентом відводяться вуглеводні С3-С4. Для більш повної абсорбції бензинових фракцій, які винесені з сухим газом у верхню частину 8, подається стабільний бензин. Температура абсорбційної частини підтримується проміжним охолодженням абсорбенту. Насичений і деетанізований абсорбент з колони 8 потрапляє в стабілізатор 9, верхнім продуктом якого є «головка» стабілізації, а нижнім - стабільний бензин. «Головка» стабілізації надходить на блок очистки 10, де очищується від сірчастих сполук розчином моноетаноламіна і лугом. Потім з очищеної «головки» в пропановій колоні 11 виділяється пропан-пропіленова фракція. Кубовий продукт колони 11 в бутановії колоні 12 розділятися на бутан-бутиленову фракцію і залишок, який об'єднується зі стабільним бензином. В колоні 4 проводитися очистка моноетаноламіна від сірководню. В даній схемі теплообмінники відіграють дуже важливу роль. Тому їх модернізація з метою покращення питомих характеристик є актуальною задачею, з метою рішення якої доцільним є встановлення тонкостінних теплообмінних апаратів інтенсифікованих (ТТАІ). Надвисока компактність яких, поєднується з можливістю самоочищення від накипу та високими показниками надійності. Конструктивно ТТАІ - це кожухотрубні теплообмінні апарати. Але при цьому товщина стінок трубок, виконаних з нержавіючої сталі або титану, становить всього 0,2 міліметра, а діаметр трубок - 8 міліметрів. Трубний пучок з нерегулярною розбивкою, з великою щільністю набору трубок. Швидкість руху теплоносія в теплообміннику досягає 4-5 м / с. Основні переваги таких теплообмінників в порівнянні з традиційним кожухотрубними, пластинчатими чи спіральними аппаратами є: - невелика вага і габарити, завдяки трубному пучку з тонкостінних труб; - висока продуктивність; - високий коефіцієнт тепловіддачі, 8400 ; - низький гідравлічний опір; - нижча ціна в порівнянні з пластинчатими і спіральними теплообмінниками, аналогічних по потужностях.

    Переглянути