Степанюк Д. А.

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
  • 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
  • Оптимізація процесу газофракціювання в процесі виробництва індивідуальних легких вуглеводородів

    Ректифікація відома з початку 19-го століття як один з найважливіших технологічних процесів спиртової та нафтової промисловості. У теперішній час ректифікацію широко застосовують в найрізноманітніших областях хімічних, нафтохімічних, харчових, фармацевтичних та інших виробництв, де велике значення має виділення компонентів у чистому вигляді. Пропан – поширена речовина, його використовують майже у всіх галузях промисловості: як паливо для реактивних двигунів, у хімічній промисловості як розчинник та сировина для отримання синтетичних речовин, у медицині як антисептик та як розчинник і консервант для лікарських засобів, у парфумерії та косметиці, у харчовій промисловості. Технологічна схема зображена на рисунку 1. Сировина подається до сепаратора 13, рідка фаза подається до збірника, а газоподібна стискується компресором 18, охолоджується в холодильниках 14,15, розділяється в сепараторах 16, 17 і подається у збірник. Сюди ж подається головка стабілізації з установок АТ і АВТ і головка стабілізації каталітичного риформінгу. Зі збірника рідка фракція подається на ректифікаційну колону 19, зверху якої відбирається суміш етану і метану, які охолоджуються в холодильнику 1 (аміачний холодильник) і подаються в сепаратор 7. З сепаратора суміш сухих газів етану і метану подається на склад. Зріджена частина газів подається як флегма на зрошення колони 19. Кубовий залишок подається на пропанову колону 20, з верхньої частини через холодильник 2 частина пропану подається на склад, а частина на зрошення колони 20. Кубовий залишок подається на колону 21, з верхньої частини якої суміш ізобутану і бутану подається на колону 22. З верху колони відбираються ізобутан, знизу – бутан. Кубовий залишок з колони 21 відбирається на колону 23. Кубовий залишок з колони 23 це фракція С6 і вище – відбирається на склад. Легка фракція з колони 23 подається на колону 24. З верху колони 24 відбирається ізопентан, з нижньої – пентан. Для зменшення енерговитрат процесу газофракціювання запропоновано замість кожухотрубного теплообмінника встановити повітряний холодильник. Використання повітря буде більш вигідно економічно.

    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
  • ПОТЕНЦІАЛЬНЕ СИЛОВЕ ПОЛЕ ТА СИЛОВА ФУНКЦІЯ

    В загальному випадку сила, що діє на матеріальну точку, може бути функцією координат, швидкостей і часу. Значне поширення мають сили, залежні лише від координат матеріальної точки, що рухається. Ці сили називаються позиційними. До таких сил належать сили пружності, гравітації, електричного та магнітного полів та деякі інші. Якщо сила явно не залежить від часу, то силове поле називають стаціонарним, якщо залежить – нестаціонарним. Стаціонарне силове поле називають потенціальним, якщо робота сил поля, які діють на матеріальну точку, не залежать від форми її траєкторії, а є однозначною функцією координат початкового і кінцевого положень точки, що рухається. При цьому кожній точці поля відповідає певна робота, яку виконують сили поля під час переходу точки з початку координат у цю точку поля. Фізичний зміст силової функції полягає в тому, що вона є роботою, виконуваною силою поля під час переходу матеріальної точки із початкового положення в задане. Робота сили, що діє на матеріальну точку під час її руху в потенціальному полі, дорівнює різниці силових функцій в її кінцевому і початковому положеннях, (як відомо з теореми). Отже, лише в потенціальному силовому полі елементарна робота є повним диференціалом деякої силової функції. Під час руху матеріальної точки по замкнених траєкторіях у потенціальному силовому полі робота сил на цих траєкторіях дорівнює нулю, що підтверджується теоремою про роботу сили в потенціальному полі.

    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
  • 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
  • ПРОЦЕС ТЕПЛООБМІНУ В СХОВИЩІ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

    Одним з негативних наслідків в сфері використання ядерної енергетики є накопичення радіоактивних відходів. Відпрацьоване паливо складають та зберігають в спеціально обладнаних сховищах з метою їх подальшого захоронення в надрах. Для цього ретельно обирають місце майбутнього сховища, його тип та проводять оцінку безпеки. Одним за пунктів оцінки безпеки є розробка системи інженерних бар’єрів в яку входить дослідження розподілення температурного поля внаслідок виділення теплоти радіоактивними відходами . Мета роботи: Запропонувати рішення проблеми підвищеної температури прилеглих порід, дослідивши процес теплообміну у сховищі радіоактивних відходів. Розроблена фізична та математична моделі процесу. Фізична модель складається з трьох шарів: залізний - шар оболонки контейнера; шар бентоніту та шар породи. Властивості моделі визначаються теплофізичними властивостями матеріалів які в неї входять. Процес теплообміну можна умовно поділити на дві складові: теплообмін в горизонтальній площині через циліндричну стінку та у вертикальній площині через плоске днище контейнера. Для отримання теоретичних даних складено одновимірну математичну модель процесу охолодження контейнера. Для розв’язку цього рівняння було застосовано метод сіток. Вихідні дані та геометрія моделі системи захоронення прийняті на основі реальних даних. Властивості моделі визначаються теплофізичними властивостями матеріалів використаних в ній. Розрахунок було проведено для плоского днища контейнера. Результати оброблені у вигляді графічної залежності температури від часу (рис 1). Кожна крива характеризує стан конкретної точки, віддаленої від центра тепловиділення на певну відстань. Модель була перевірена на адекватність співставленням отриманих результатів з наведеними у інших джерелах. З графіку видно значне підвищення температури на межі стику контейнера з шаром бентоніту. Це спричинятиме закипання вологи та підвищенню міграції радіонуклідів у біосферу. Тому пропонується встановити теплообмінний пристрій для відведення надлишкового тепла від контейнера. Результати попередньої оцінки результату використання запропонованого рішення видно на графіку (рис 2). Відібране тепло можна використати для потреб обслуговуючих комунікацій та персоналу сховища радіоактивних відходів.

    Переглянути
  • ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ В ШАРНІРАХ ПРИВІДНИХ ЛАНЦЮГІВ

    Привідні ланцюги мають досить складну будову і асинхронну кінематику на ведучій та веденій зірочках. В Радянському Союзі виробництвом ланцюгів займалися Ленінградський завод «Красний металист», Фрунзенський завод, Московський завод «Красная звезда», Ульянівський завод, Юрюзанський механічний завод та інші. В публікаціях до 80-их років були практично відсутні дані про коефіцієнт тертя ―f ‖ в шарнірах ланцюгів. Перші способи їх визначення були опубліковані в авторських свідоцтвах №1273777 В.П. Аврамова, В.В. Єпіфанова, Г.Г. Чумуклієва у 1985 році та № 1714468 В.П. Аврамова, В.В. Єпіфанова, В.Н. Трушкиним у 1989 році, проте відповідної точності не було отримано. Метою створеної установки була запропонована схема з підвищеною достовірністю результатів дослідження ―f ‖, спрощення його виміру та забезпечення точності вимірювань (рис.1). Це досягалось тим, що в обладнанні для визначення ―f ‖ в шарнірах ланцюгів, превалював їх розтяг між рухомою і нерухомою опорами з закріпленими в них кінцями піддослідного ланцюга, забезпеченими пристроями для вимірювання натягу, прогину і деформації. Висновки. Складена конструкторська схема стенда. Створена експериментальна установка (рис. 2). Досліджено стандартний ланцюг ПР 19.05-3180, ГОСТ 13568-88. Визначене значення ―f ‖ в шарнірі. З’явилась можливість визначати вплив розтягу ланцюга на ―f ‖.

    Переглянути
  • ВПЛИВ ЗМАЩУВАННЯ ЛАНЦЮГІВ НА КОЕФІЦІЄНТ ТЕРТЯ В ШАРНІРАХ

    В даній роботі досліджувався коефіцієнт тертя ( f ) в різних умовах змащення. Був використаний ланцюг ПР-12.7-1820-1 ГОСТ 13568-75 з параметрами, які наведені нижче : p=12.7 мм, d=4.45 мм, q=0.65 , l = 0.65м, кількість ланок z=52 G = 0,436 кг. В 2011-12 роках в НТУУ «КПІ» була створена експериментальна установка для визначення f в шарнірах роликових та втулкових приводних ланцюгів [1]. В базовому підручнику завершального етапу загально - інженерної дисципліни, затвердженого МОН України, на жаль, відсутній трибологічний аспект основної механічної передачі різних верстатів, транспортних та сільськогосподарських машин, підйомних пристроїв, приводів конвеєрів та інше [2]. Ланцюг знаходився в застарілому мастилі, був промитий бензином, висушений, а потім змащений, новим мастилом. Нами була запропонована маловідома методика визначення f в шарнірах ланцюгів [3,4]. Результати досліду показані на Рис. 1 Ланцюг був змащений мастилом ВМ-4 - вакуумним мастилом (ГОСТ 23019-78). Фахівцями рекомендується використовувати наступні мастила: И40А - індустріальне (ГОСТ 17479.4-87), циліндрове 11 (ISO 674310-81), АК15 - автотракторне – автол ( ГОСТ 1862-60) [5]. В результаті дослідження було доведено, що змащений ланцюг має менший коефіцієнт тертя, ніж забруднений. Зазначимо ,що характер роботи ланцюгів такий, що змащувальна рідина погано проникає до поверхонь тертя і не затримується там довго. Тому мастило має мати невеликий коефіцієнт в’язкості , для того, щоб заповнювати зазори. Було звернуто увагу, на те, що початковий прогин ланцюга повинен дорівнювати 0.02l. Коректна методика визначення f має знаходитись в інтервалі перших невеликих навантажень F ланцюга, коли має місце обертовий рух в шарнірах.

    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
  • 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
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОЛІМЕРНИХ ТРУБ З РОЗРОБКОЮ ПОВІТРЯНОГО ХОЛОДИЛЬНИКА

    В умовах промислового виробництва труби із термопластів в більшості випадках виготовляють способом екструзії. В якості вихідної сировини при виробництві труб із поліолефінів використовують полімер в гранульованому виді, а для труб із полівінілхлорида – суміші на основі ПВХ у вигляді порошка, пластинок неправильної форми, агломерата і гранул. Екструзія – це процес виготовлення виробів шляхом непереривного видавлювання термоплатичного матеріалу, що знаходиться у в'язкотекучому стані, через отвори або щілини заданого профіля. Тому для економії затрат часу та палива на перевезення гранульованого полімеру та полівінілхлоридного порошку до підприємства і вивіз готової продукції доцільно використовувати малотоннажні підприємства не потребуючі центральної системи охолодження, що також економить матеріальні витрати. Тому модернізація установки виготовлення полімерних труб є актуальною. З бункера композиція захоплюється черв'яками і транспортується в циліндр екструдера (Рисунок 1). У процесі руху матеріал ущільнюється, розплавляється, гомогенізується. Екструдери обладнані системою вакуумної дегазації, за допомогою якої утворюються в процесі переробки гази відсмоктуються з матеріалу, що сприяє поліпшенню якості випускаються труб. Розплавлений матеріал видавлюється через кільцеву щілину голівки у вигляді труби. Заготівля труби з головки надходить в калібрах пристрій, розташоване у вакуумній ванні. За рахунок вакуумного калібрування заготівля приймає розміри, визначені калібрувальним пристроєм. Одночасно з калібруванням відбувається поверхневе охолоджування труби. Для поліпшення якості продукції та підвищення продуктивності обладнання до калібратора і у вакуумну ванну охолодження підводять воду з температурою 14 – 16 º С. Далі труба надходить в наступні ванни охолодження, кількість яких визначається типом обладнання і продуктивністю ліній (як правило, цих ванн три), але в данному пристрої 2 ванни для охолодження. Тягнучий пристрій забезпечує відведення труби із заданою швидкістю. В основному застосовуються двухтракові системи тягнучих пристроїв . Через кожен метр на трубу ставиться мітка з можливою інформацією про якість труби та т. ін. Метою даного проекту є опис технологічної схеми переробки полімеру та проектування повітряного холодильника для охолодження готової ПВХ труби, та складальне креслення повітряного холодильника.

    Переглянути
  • РЕГЕНЕРАТОР КАТАЛІТИЧНОГО КРЕКІНГУ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОГО ШАРУ

    Каталітичні процеси відрізняються від термічних тим, що пара нафтової сировини пропускається через каталізатор, що прискорює і направляє хід реакцій у бік утворення необхідних продуктів. При каталітичному крекінгу, у якому всі процеси перетворення вуглеводнів нафти протікають в умовах гетерогенного каталізу, отримують продукти, різко відмінні за складом від продуктів термічного крекінгу. Схема установки каталітичного крекінгу зображена на рисунку 1, [1]. Гідроочищена сировина після попереднього нагріву в теплообмінниках і печі змішується з рециркулятом, водяною парою і вводиться в вузол змішування 1 прямоточного ліфт-реактора 2. Контактуючи з гарячим регенерованим цеолітовим каталізатором, сировина випаровується, піддається крекінгу в прямоточному ліфт- реакторі і далі надходить у зону форсованого киплячого шару 3. Газокаталізаторна суміш надходить в відстійну зону реактора 4, де основна маса каталізатора відділяється від нафтових парів. Закоксований каталізатор з відстійної зони реактора і спускних стояків циклону проходить відпарну зону 5 і по похилому каталізаторопроводу надходить в зону киплячого шару регенератора 6. При необхідності повітря може нагріватися в топці 9. Димові гази регенерації проходять відстійну зону регенератора 7 і через двоступеневі внутрішні циклони направляються на утилізацію теплоти 4. У ректифікаційній колоні 10 каталізат розділяється на цільові продукти. У верхній частині ректифікаційної колони 10 відбирається фракція вище 693К, яка після охолодження виводиться з установки. Бічними потоками через відпарні колони 11 і 12 виводяться фракції від 468 до 543К та від 543 до 693К. З верху колони виводиться суміш парів, жирного газу, бензину та води, яка проходить конденсатори-холодильники 13, водяний холодильник 14 і надходить в газосепаратора 15. Жирний газ через акумулятор 16 подається на вхід компресорів жирного газу 17 і після компримування та охолодження направляється на абсорбцію. Нестабільний бензин з газосепаратора 15 також подається на абсорбцію. Для запобігання виносу каталізатора із димовими газами в регенератор встановлено подвійні циклони типу «НИИОГАЗ 15».

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ СИТЧАСТОЇ РЕКТИФІКАЦІЙНОЇ КОЛОНИ РОЗДІЛЕННЯ СУМІШІ ВОДА - ДИМЕТИЛКЕТОН

    Ацетoн, пропанон (від лат. Acetum — оцет) — перший представник гомологічного ряду аліфатичних кетонів. Формула (CH3)2CO. Безбарвна летка рідина з характерним запахом. Необмежено змішується з водою та полярними органічними розчинниками, також в обмежених пропорціях змішується з неполярними розчинниками. Ацетон є цінним промисловим розчинником і завдяки невеликій токсичності він отримав широке застосування при виробництві лаків, вибухових речовин, лікарських засобів. Він є вихідною сировиною в численних хімічних синтезах. В лабораторній практиці його застосовують як полярний апротонний розчинник, для приготування охолоджувальних сумішей разом із сухим льодом і аміаком, ацетон є дуже корисним для миття хімічного посуду. На рисунку 1 зображено технологічну схему отримання диметилкетону (ацетону) та фенолу. Ізопропілбензол І окиснюють повітрям ІІ в двох паралельно працюючих реакторах (1) та (2). Гідропероксид потім концентрують у колоні (3). Легкокиплячі речовини повертаються назад на окиснення, а кубова рідина, що містить 80 % гідропероксиду, надходить до апарату (4), де під дією кислотного каталізатору ІІІ відбувається її розклад. Суміш продуктів потім надається на виділення каталізатора у апарат (5). Органічну фазу розділяють у колоні (6). Зверху виділяють ацетонсирець, а у кубі концентрується фенол. Із ацетону- сирця у ректифікаційній колоні (7) виділяють легкокиплячі речовини ІV, а у колоні (8) добувають товарний ацетон V та непрореагувавший ізопропілбензол, який після очистки у апараті (9) повертається назад на окиснення. Фенол VІ добувають у ректифікаційних колонах (10)-(12). Конверсія ізопропілбензолу складає 95 %. Щоб отримати 1 т фенолу, необхідно затратити 1345 кг кумолу, при цьому утворюється 600 кг ацетону. Завданням на дипломне проектування є збільшення швидкості інтенсифікації самого процессу масообміну шляхом вдосконалення ковпачків на тарілці ректифікаційнї колони.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ПАРОГЕНЕРАТОРА УСТАНОВКИ ВИРОБНИЦТВА ЕТАНОВОЇ КИСЛОТИ

    Оцтова кислота — один з базових продуктів промислового органічного синтезу. Більш ніж 65% світового виробництва оцтової кислоти іде на виготовлення полімерів, похідних целюлози та вінілацетату. Полівінілацетат є основою багатьох ґрунтуючих покрить та фарб. З ацетатної целюлози виготовляють ацетатне волокно. Як розчинник, безводна оцтова кислота добре розчиняє значну кількість як органічних, так і неорганічних речовин. Вона входить до складу хімічних засобів захисту рослин та лікарських препаратів. Технологічна схема зображена на рисунку 1. Розчини каталізатора і ацетальдегіду в циркуляційної оцтової кислоти подаються з змішувачів 1 та 2, і далі в нижню частину окиснювальної колони - реактора барботажного типу 3. Парогазовасуміш, що містить продукти окислення, виводиться з колони 3 через бризкоуловлювач 4 і надходить в конденсатор 5, охолоджуваний розсолом, і з нього в сепаратор 6. Суміш етанова кислота-вода з бака 7 подається на нагрів до теплообмінника 8 де нагрівається водою, що в свою чергу охолоджується. Після нагрівання суміш метанол-бензол подається до ректифікаційної колони 9 де проходить розділення суміші метанол бензол. Далі пари етанової кислоти з ректифікаційної колони 9 потрапляють в між трубний простір конденсатора 11 де конденсуються на поверхні труб, як конденсатор використовується вода, що проходить по трубному простору. Пара що не сконденсувалася, направляється назад до ректифікаційної колони. Далі сконденсована етанова кислота потрапляє до повітряної холодильної установки 12 де охолоджується до необхідної температури, після чого подається в бак для зберігання 13. Для теплового живлення колони встановлено парогенератор 10. Метою роботи є модернізація конструкції підвищенням ефективності роботи парогенератора, шляхом додаткової турбулізації рідини в трубному просторі за допомогою крильчаток, що дозволяє збільшити турбулентність і зменшити товщину пристінного ламінарного шару і, як наслідок збільшити коефіцієнт теплопередачі та зменшити площу теплообміну.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЕТАНОВОЇ КИСЛОТИ

    Застосування оцтової кислоти досить різноманітне. У хімічній промисловості з неї виробляють пластичні маси, різні барвники, лікарські речовини, штучне волокно (ацетатний шовк), незаймисту кіноплівку та багато інших речовин. Солі оцтової кислоти – ацетати алюмінію, хрому, феруму – застосовують як протраву при фарбуванні тканин.Оцтова кислота має широке застосування і як розчинник. Тому, модернізація установки виробництва етанової кислоти, шляхом модернізації парогенератора, є актуальною задачею. Зазвичай в установках використовують парогенератори, в яких теплота передається через стінку і рідина в між трубному просторі випаровується (Рисунок 1). Перевагами такої конструкції є: простота конструкції і висока продуктивність. Недоліками є: наявність пристінного шару, що зменшує ефективність теплопередачі. В основу модернізації покладено завдання підвищення ефективності роботи парогенератора, за допомогою удосконалення конструкції парогенератора, шляхом додаткової турбулізації рідини в трубному просторі за допомогою встановлення вісі з крильчатками, що дозволяє зменшення товщини пристінного шару, а також, збільшити коефіцієнт теплопередачі, як наслідок, підвищити інтенсивність тепловіддачі, та площу теплообміну. Парогенератор містить трубний пучок, який відрізняється тим, що встановлено вісь з крильчатками, які розташовані на деякій відстані одна від одної і приводяться в обертання потоком теплоносія, внаслідок чого збільшується турбулізація, і як наслідок, збільшується інтенсивність теплообміну (Рисунок 2). Запропонована конструкція парогенератора забезпечує високий коефіцієнт теплопередачі, високі техніко-економічні показники технології виготовленнята високу надійність при тривалій експлуатації.

    Переглянути
  • ВИРОБНИЦТВО ПОЛІМЕР-БЕНЗИНУ

    Полімер-бензин це автомобільне паливо. Сировиною для виробництва є газоподібні олефінові вуглеводні, які після процесу полімеризації перетворюється в рідкий бензин. При використанні каталізаторів реакція проходить за температури 170…230 °C, без використання 510…700 °C (в залежності від тиску). В якості каталізаторів зазвичай використовують сірчану або фосфорну кислоту [1]. На рисунку 1 [2] зображено технологічну схему. Бутан-бутиленова фракція I змішується в змішувачі 1 з циркулюючим розчином лугу і поступає у відстійник 2. З відстійника розчин лугу забирається насосом 3 та повертається в змішувач 1. Відпрацьований луг відводиться в каналізацію, а система заповнюється свіжим лугом II. Сировина з відстійника 2 поступає в діафрагмовий змішувач 4, де змішується з водяним конденсатом ІІІ, що циркулюється насосом 3а. Зі змішувача сировина надходить у відстійник 5, а потім у змішувач 6. Одночасно в змішувач 6 насосом 7 подається відпрацьована бутанова фракція. Суміш сировини і рециркуляту зі змішувача 6 надходить в буферну ємність 8. З буферної ємності суміш насосом 9 прокачується через теплообмінник 10, в якому нагрівається за рахунок тепла продуктів реакції до 120…140 °C , та через підігрівач 11 догрівається до температури полімеризації. Далі суміш подається у реактори 12. Реактори являють собою вертикальні трубчаті теплообмінники, трубки яких заповнюються каталізатором. Паровий конденсат з парових барабанів 13 надходить в міжтрубний простір реакторів. Газоподібні і пароподібні продукти реакції з реакторів 12 повертаються через редукційний клапан 14 в теплообмінник 10. Після теплообмінника 10 продукти реакції надходять в дебутанізатор 15. Відгін з 15 конденсується в конденсаторі 16 і надходить в збірник 17, після чого насосом 18 подається в якості зрошувача в верхню частину дебутанізатора. Продукт полімеризації з нижньої частини дебутанізатора надходить в наступну колону 19, де розділяється на диізобутилен, і полімери які відводяться знизу колони. Диізобутилен конденсується в конденсаторі 20, та надходить в збірник 21, звідки частково насосом 22 подається на зрошення колони інша частина диізобутилена VI відводиться на склад. Важкі полімери VII з колони 19 проходять через холодильник 23 і насосом 24 надходять в резервуари для зберігання. Метою роботи є модернізація установки виробництва полімер бензину з розробкою теплообмінника, реактора та ректифікаційної колони.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ ВИРОБНИЦТВА СИРОГО БЕНЗОЛУ

    Сирий бензол – продукт високотемпературного коксування, що являє собою суміш пароподібних органічних сполук які не конденсуються з газу зі смолою. Головними компонентами "сирого бензолу" є одноядерні ароматичні сполуки – бензол (до 70%) і його метиловані гомологи: толуол (8-20%) та ксилоли (2-5%). Бензол входить до складу бензину, широко застосовується в промисловості, є вихідною сировиною для виробництва ліків, різних пластмас, синтетичної гуми, барвників [1]. Тому модернізація установки виробництва сирого бензолу є актуальною темою. На рисунку 1 зображено технологічну схему отримання сирого бензолу [2]. Насичене бензольними вуглеводнями поглинаюче мастило подається у дефлегматор 1, де нагрівається парами, що виходять з дистиляційної колони 2. Після дефлегматора мастило поступає у теплообмінник 3, де нагрівається стікаючим з колони мастилом і далі підігрівається парою у паровому нагрівачі 4. З парового підігрівача мастило поступає до дистиляційної колони 2, в якій відганяються бензольні вуглеводні. З нижньої частини колони мастило відкачується в теплообмінник 3, де охолоджується. Пари бензольних вуглеводнів, мастила і води з дистиляційної колони 2 поступають в міжтрубний простір дефлегматора 1. Отримані у дефлегматорі флегми поступають у сепараторі 12 та 13. Після дефлегматора пари сирого бензолу та води направляються у розділову колону 14, в якій пари бензольних вуглеводнів розділяються на дві фракції сирого бензолу: легкий бензол і важкий бензол. Пари з дефлегматора 1 поступають до низу ректифікаційної частини колони і, проходячи знизу вверх, збагачуються низькокиплячими компонентами. Пари з верхньої частини колони поступають в конденсатор 16, де відбувається конденсація та охолодження легкого бензолу. Частина легкого бензолу подається на верхню тарілку розділової колони 14, решта поступає у збірник 18. У випарній частині колони 14 встановлені підігрівачі для підігріву важкого бензолу. З цієї частини колони важкий бензол поступає в холодильник 15, звідки передається на склад. Метою роботи є модернізація відпарної колони установки виробництва сирого бензолу при паровому нагріванні поглинаючого мастила.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШКИ НОВИХ КАРОТИНОВМІСНИХ ПРОДУКТІВ

    Сучасна наука і технологія тісно пов’язані з вирішенням проблеми задоволення потреби людства в нових харчових продуктах, тому їхня роль дедалі зростатиме. Однією з найважливіших умов забезпечення працездатності й активного довголіття людини є повноцінне та регулярне постачання організму всіма необхідними харчовими речовинами. Зі зменшенням фізичного навантаження людини потреба у великих об’ємах їжі зникла, що призвело до зниження вмісту нутрієнтів та мікронутрієнтів у раціоні харчування. У цих умовах ризик розвитку більшості поширених захворювань людини істотно збільшується. Та якщо вживати велику кількість їжі, то за малих енерговитрат це призведе до надлишкової маси тіла, зростання захворювань та навіть смерті. І знову ж таки, мала кількість їжі в раціоні харчування зумовлює нестачу багатьох важливих для життєдіяльності речовин. Тому метою моєї роботи є дослідження технології виготовлення так званих «функціональних продуктів», а саме морвяно-квасоляного функціонального харчового порошку. Функціональні продукти харчування [1] – не лише необхідні елементи харчового раціону, вони можуть бути також корисними в лікуванні захворювань, які є наслідком класичного дефіциту харчових речовин. Рослинна сировина (овочі та фрукти) особливо цінна завдяки вмісту аскорбінової кислоти, фолатів, каротиноїдів, біофлавалоїдів і є основним практично єдиним їх постачальником. Багато вітамінів, амінокислот втрачається під час зберігання й перероблення рослинної сировини, тому розробка більш ефективних і придатних способів перероблення та консервації харчових продуктів є досить актуальною. Дослідження процесу сушки суміші овочів проводились в конвективній сушарці, яка розроблена співробітниками ІТТФ НАН України. Було проведено дослідження кінетики зневоднення квасоляно-морквяного функціонального харчового порошку. Дані експериментальних досліджень представлені на графіках. На рис. 1показанікривівпливутемпературитеплоносія на кінетику сушіння морквяно-квасоляної суміші за різних температур при V = 3,5 м/c, d = 10 г/кг сухого повітря; розміри зразків 10*50*40 мм. З рис. 2.6 видно, що зі збільшенням температури теплоносія від 60 до 100 °С скорочується термін сушіння суміші на 35 %, а швидкість сушіння зростає в 1,5 рази. Але збільшення температури теплоносія призводить до підвищення температури до 100 °С на кінцевій стадії процесу сушіння, що призводить до явного погіршення якості сухого зразка суміші. При температурі теплоносія 100 °С сушіння відбувається значно інтенсивніше, але втрати каротиноїдів досягають 65%. Тому доцільно на кінцевій стадії понизити температуру теплоносія або сушити при нижчій температурі, тобто використовувати ступеневий режим. Зниження температури теплоносія на другому етапі сушіння доцільно зробити використовуючи інший метод, наприклад вакуумний. При вакуумному методі сушіння повітря має властивість поглинати значно більшу кількість вологи, ніж при конвективному методі. Можна зробити висновки, що втрати каротиноїдів найменші при температурі сушіння 70 °С. Але використовуючи ступінчатий температурний режим втрати каротиноїдів незначно перевищують ніж при температурі 70 °С. При цьому затрати теплоти значно меші. Сушіння при температурі 100 °С недоцільне, так як втрати каротиноїдів дуже значні.

    Переглянути
  • ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СОРБЕНТУ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНОГО АКУМУЛЯТОРА ТЕПЛОТИ

    В теперішній час у адсорбційних теплових насосах в якості робочих тіл застосовуються переважно адсорбенти, дія яких заснована на ефекті фізичної адсорбції (цеоліти, силікагелі, активоване вугілля). Широкому використанню обладнання на цих речовинах перешкоджає низька енергетична ефективність теплового насоса внаслідок малої сорбційної ємності вказаних адсорбційних матеріалів (менше 10 % за масою) і, як наслідок, великої матеріалоємності та теплової інерційності адсорбера. Перспективними для застосування в адсорбційних теплових насосах є вологопоглинаючі матеріали, сорбційна дія яких заснована на ефекті хемосорбції, а саме солі лужних і лужноземельних металів. Як сорбати в поєднанні з цими поглиначами можуть використовуватися вода, спирти або аміак. Застосування адсорбентів на основі ефекту хемосорбції дозволяє значно збільшити сорбційну ємність адсорбентів в циклі адсорбційного теплового насоса і поліпшити енергетичні показники адсорбційних агрегатів [1]. Таким чином, за типом сил, що спричиняють адсорбцію, робочі речовини адсорбційних термотрансформаторів можна розбити на дві основні групи: адсорбенти на основі ефекту фізичної адсорбції — синтетичні і природні цеоліти, активоване вугілля, силікагелі, — і адсорбенти на основі ефекту хемосорбції — солі лужних і лужноземельних металів, оксиди металів тощо. Для вибору сорбенту користуються графіком, наведеним на рисунку 1. Для кожного із сорбентів ізостери побудовані при його мінімальній вологості. 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. Для підвищення стабільності сольових сорбентів запропоновано використовувати інертний носій з розвиненою пористою структурою, який при перенасиченні міг би утримувати рідкий сольовий розчин в гранулі. Як пористий носій використовується спучений перліт, пористість якого може досягати 70 %. В якості активної речовини використовується сіль CaCl2, оскільки її можна легко нанести на пористу основу [2]. Діаграма LnP-1/T також зручна для побудови адсорбційного циклу і дозволяє оцінити ступінь відхилення дійсних процесів від рівноважних. Оскільки кожному значенню LnP відповідає певна температура конденсації парів води, то рисунок 2 можна представити у більш зручному вигляді (рисунок 3). На рисунку 3 показаний теоретичний процес регенерації сорбенту: ab – процес нагрівання сорбенту, bc – процес десорбції. Із діаграми видно, що процес десорбції пари сорбату починається при 88°С, і при 125°С відбувається повне осушення сорбенту. Процес протікає при тиску 7,4 кПа при температурі конденсації пари 40°С. Теоретичний розподіл вологості і температури сорбенту по висоті шару сорбенту і в часі отримується шляхом розв’язання математичної моделі процесу регенерації [3], що дає можливість оптимізувати роботу десорбера і розробляти десорбери із різними товщина ми шару засипки.

    Переглянути
  • ВИБІР СОРБЕНТУ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСУ

    В теперішній час в адсорбційних теплових насосах використовуються в основному такі адсорбенти: силікагель (аморфний діоксид кремнію SiO2 з мезопорами розміром 3-20 нм), цеоліти (кристалічні алюмосилікати з мікропорами розміром 0,3-0,8 нм), оксид алюмінію з мезопорами розміром 3-20 нм та пористе вугілля з широким набором мікро- і мезопор. Широкому використанню відомих сорбентів перешкоджає їх низька енергетична ефективність. Наприклад, одним з основних недоліків цеолітів є відносно невисока адсорбційна ємність (0,2-0,3 г/г). Висока температура, необхідна для регенерації цеолітів (більш ніж 200- 250 С), не дозволяє використовувати їх для роботи від джерела теплової енергії з температурним потенціалом 90-150 С. Силікагелі також мало підходять для цих цілей, оскільки десорбують досить мало води при змінюванні температури в діапазоні від 90 до 150 С, тобто питома ємність акумулювання тепла невелика. Перспективним є використання в адсорбційних теплових насосах у якості адсорбентів ряду неорганічних солей (хлористого літію, хлористого кальцію, хлористого магнію, бромистого літію та інших), які в кристалічному стані здатні адсорбувати пари різних холодоагентів, наприклад води, аміаку, спиртів, утворюючи з ними тверді хімічні зв’язки – кристалогідрати, аміакати, сольвати. Застосування таких адсорбентів на основі ефекту хемосорбції дозволяє значно збільшити сорбційну ємність адсорбентів в циклі адсорбційного теплового насоса і поліпшити енергетичні показники адсорбційних агрегатів[1]. Для вибору сорбенту, що має задовольняти певним поставленим вимогам користуються графіком, наведеним на рисунку 1, де зображені ізостери для кожного із сорбентів при його мінімальній вологості. Разом з тим, застосування сольових сорбентів утруднено на практиці тим, що при десорбції води (з гідрату або його розплаву) на поверхні утворюється шар нижчого гідрату або безводної солі, що призводить до істотного уповільнення процесу масопереносу і подальшого розкладання. В процесі абсорбції води гідрати, що утворюються, можуть розчинятися в надлишку води, в результаті чого виникають корозійні проблеми та погіршується стійка структура сорбентів. Для підвищення стабільності сольових сорбентів запропоновано використовувати інертний носій з розвиненою пористою структурою, який при перенасиченні міг би утримувати рідкий сольовий розчин в гранулі. Застосування пористого носія сприяє розширенню зони робочих концентрацій сольового сорбенту за рахунок забезпечення його працездатності як в зоні рідкого, так і твердого сольового розчину. Тобто сорбент такого типу охоплює робочий діапазон концентрацій як твердо-, так і рідкотільних сорбційних термотрансформаторів. В якості пористого носія передбачається використовувати спучений перліт, пористість якого може досягати 70 %. В якості активної речовини використовується сіль CaCl2, оскільки її можна легко нанести на пористу основу[2]. На основі ліній ізотер сорбції (рисунок 1) для кожної конкретної реакції гідратації, наприклад, для CaCl2∙2H2O ↔ CaCl2∙H2O +H2O (рисунок 2), можна розрахувати робочі температури циклу хімічного термотрансформатора для конкретного застосування, а саме гарячого водопостачання та опалення. інь відхилення дійсних процесів від рівноважних. Оскільки кожному значенню LnP відповідає певна температура випаровування парів води, то рисунок 2 можна представити у більш зручному вигляді (рисунок 3). На рисунку 3 показаний теоретичний процес насичення сорбенту: ab – процес охолодження сорбенту, bc – процес адсорбції. Із діаграми видно, що процес охолодження сорбенту починається при 125°С та продовжується до температури 84 °С. Після чого має місце процес адсорбції, який закінчується при температурі 40°С повним насиченням сорбенту. Процес протікає при тиску 1,23 кПа при температурі випаровування пари 10°С. Теоретичний розподіл температурних полів і вологості сорбенту по висоті шару сорбенту і в часі отримується шляхом розв’язання математичної моделі процесу адсорбції[3], що дає можливість оптимізувати роботу адсорбера і розробити апарати різної продуктивності.

    Переглянути