ч Ю. Ю.

Сортировать по умолчанию названию
  • КОНСТРУКЦІЇ МАШИН ДЛЯ БЕЗНОЖОВОГО РОЗМЕЛЮВАННЯ ПАПЕРОВОЇ МАСИ

    Машини для безножового розмелювання паперової маси набули широкого застосування при виробництві багатьох видів картонно- паперової продукції на етапі підготовки маси і використовуються для вирівнювання помелу, покращення ступеня розробки волокон в масі та гомогенізації маси. В залежності від принципу дії та домінуючого впливу на волокна такі машини поділяються на роторно-пульсаційні, типу струмінь- перешкода, кавітаційні та акустичні машини. З усіх безножових машин для дорозпуску та часткового розмелу, найбільшого розповсюдження та розвитку набули роторні апарати пульсаційного типу. Ці млини мають найрізноманітніші варіанти виконання та назви: ентштиппер, фіберайзер, супратонатор, фібротом, відцентрово-пульсаційний апарат, диспергато, дефібратор, дефлакер та ін. Ентштиппер – найбільш розповсюджений варіант пульсаційного млина. Його робочими органами є статорні і роторні кільця, що встановлюються з чередуванням та розташовані співвісно одне до одного. Роторними кільцями оснащений диск, що обертається, а статорними кільцями оснащена кришка корпусу млина. І статорні, і роторні кільця мають робочі виступи з прорізами між ними. Для забезпечення кращої обробки волокнистої суспензії, збільшують кількість виступів на кільцях від центру до периферії, а ширину прорізей між виступами зменшують. Паперова маса подається через центральний патрубок до внутрішнього роторного кільця і спрямовується в прорізи на його бічній поверхні. Рухаючись в радіальному та азимутальному напрямках маса переходить в інші прорізи ротора та статора і переміщується від кілець з меншим діаметром до кілець з більшим діаметром. Обробка волокон відбувається як в прорізях, так і в радіальних зазорах між кільцями ротора і статора. Серед переваг ентштиппера необхідно відмітити простоту конструкції машини, високі показники енергоефективності та якості маси [1]. Менш розповсюдженою є конструкція тридискового фіберайзера, який також призначений для остаточного розпускання та гомогенізації волокнистих суспензій. Робочими органами цього млина є три диска з просвердленими отворами, діаметр яких зменшується від центру до периферії. Диск ротора розташований між двома дисками статора з зазором 1…1,5 мм. Отвори в дисках виконуються по концентричним окружностям, при чому центри отворів на роторі зміщені на півкроку по відношенню до отворів на диску статора. Обробка маси в фіберайзері відбувається наступним чином. Маса подається по вхідному патрубку в перший ряд отворів роторного диску, і розподіляючись на два потоки, потрапляє через робочий зазор в суміжні ряди отворів лівого та правого статорних дисків. Проходячи послідовно з отворів статора в отвори ротора через робочий зазор, маса диспергується та видаляється через вихідний патрубок. З пульсацій них млинів найбільшої уваги заслуговують пульсаційні млини конічного типу, які суміщають в собі принцип радіального та осьового переміщення маси в зоні обробки. Для створення такого руху, гарнітура, яка закріплена на валу ротора та в корпусі статора, має три ряди пазів та виступів на конічних поверхнях. Перевагами даної конструкції є: наявність механізму присадки, що дозволяє регулювати процес обробки маси; більша жорсткість та міцність кріплення робочих виступів, спроможна витримати потрапляння твердих включень. Пульсаційний млин типу суперфайнер, як і ентштиппер, складається з рухомих та нерухомих кілець: ротора та статора. Відрізняється конструкція тим, що внутрішні поверхні статорних та зовнішні поверхні роторних кілець виконані з невеликою конусністю, і впроваджено механізм присадки, який дозволяє змінювати зазор між конічними поверхнями за допомогою переміщення ротора. Така конструкція дозволяє працювати з малими зазорами. Тому в даному млині може суміщатися ножовий та гідродинамічний вплив на волокно. Характер обробки можна регулювати в широкому діапазоні, і можливо отримати результати, близькі до результатів розмелу на ножових млинах [2]. Останнім часом, широкого розповсюдження набула конструкція пульсаційного млина, розроблена німецьким концерном Voith Paper під назвою Disperser HDT.ED, яка представляє собою модифікацію класичного дводискового ентштиппера. В цій конструкції також реалізована система підігріву суспензії парою для її пом’якшення і збільшення ефекту фібриляції та подача сировини шнековим живильником [3]. Загальним недоліком вищеописаних млинів є необхідність ретельного очищення маси від твердих домішок, оскільки потрапляння їх в робочий об’єм машини може призвести до виходу його з ладу. За рахунок особливості конструкції, негативний вплив твердих домішок зменшується в пульсаційних млинах конічного типу. Найбільший ефект збільшення ступеня помелу маси досягається в суперфайнері.

    Переглянути
  • АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ КАЛАНДРУВАННЯ ПАПЕРОВОГО ПОЛОТНА НА МАШИННИХ КАЛАНДРАХ

    Каландрування паперового полотна є одним з найбільш важливих технологічних процесів у паперовому виробництві, від якого залежить якість готової продукції. На більшості папероробних машин машинний каландр встановлюється після сушильної частини, і призначений для підвищення лоску, гладкості та об’ємної маси паперу, а також для надання йому рівномірної товщини по ширині полотна і збільшення довжини. Конструкційно машинний каландр складається з металевих валів, які зазвичай розташовані у вигляді вертикальної батареї. При каландруванні паперове полотно послідовно проходить в зазорах між валами. Вали притискаються один до одного бічними поверхнями за рахунок власної ваги та за допомогою механізмів притискання і виважування і опираються на корінний вал станини, в якій розміщені корпуси підшипників і важелі валів, привод для обертання нижнього або другого знизу вала. На показники каландрування в основному вливають, лінійний тиск в захватах валів, число захватів, тривалість каландрування, температура валів і вологість оброблюваного полотна. Найбільш важливий параметр каландрування – лінійний тиск і його розподілення по ширині площадки контакту між валами і паперовим полотном. Ширина площадки контак- ту між валами та папером залежить від ступеня ущільнення паперу між валами, що забезпечується, за рахунок коректного вибору, фізико- механічними характеристиками матеріалу валів, обробки бічної поверхні. [1] Кількість валів в каландрі залежить від типу виробленого паперу. На машинах малої та середньої швидкості у більшості випадків встановлюють шестивальний каландр, а при виготовленні тонкого паперу кількість валів може бути обмежена трьома. Більшу кількість валів (8…10) мають каландри швидкохідних папероробних машин для створення газетного паперу, який повинен мати високу гладкість. Тиск між валами каландра зазвичай створюється їх власною вагою, і додатковим притисканням. За відсутності додаткового притискання лінійний тиск між першим і другим знизу валами шестивального каландра Н/м, при восьмивальному каландрі Н/м, а при десятивальному— до 1000 Н/м. На папероробних машинах малої та середньої швидкості в сушильній частині, з метою зволоження та ущільнення паперового полотна, інколи додатково встановлюється двовальний напівсухий каландр. Ущільнення паперу на двовальному каландрі, окрім лінійного тиску між валами, суттєво залежить від сухості паперу, що проходить через каландр. При необхідності сильно ущільнити папір двовальний каландр встановлюється після першої третини або половини сушильних циліндрів; сухість паперу при пропусканні через каландр складає 55…65%. Коли паперове полотно повинно бути ущільнене менше, двовальний каландр встановлюється після 2/3 сушильних циліндрів, де сухість паперу складає 75…80%, що полегшує заправлення і зменшує можливість роздавлення паперу. Величина лінійного тиску між валами (400…500 Н/м) регулюється механізмом притискання і виважування валів. Холодильні циліндри в сушильній частині підвищують вологість паперового полотна перед підходом його на каландр на 1…2,5%, що позитивно впливає на процес каландрування. При каландруванні частина механічної енергії переходить в теплову і виділяється значна кількість тепла. У зв’язку з цим вологість паперового полотна на каландрі зменшується, а з нею знижується і ступінь впливу каландрування на паперове полотно. Для відведення тепла передбачено охолодження середніх валів водою. Для подачі води під тиском 0,1…0,15 МПа вали оснащенні наскрізними отворами. Якщо паперове полотно має велику вологість то його пропускання між нижніми валами , де лінійний тиск досягає максимуму, ускладнюється. У зв’язку з цим передбачається можливість подачі пари під тиском 0,2…0,8 МПа для підігрівання середніх валів. Підігрівання попередньо охолоджених валів, або охолодження попередньо нагрітих валів проводиться поступово, за декілька годин, щоб не викликати значних температурних напружень, які можуть призвести до недопустимим деформацій валу. [2]

    Переглянути
  • ПРОЦЕС СУШІННЯ НАПОВНЮВАЧА ПАПЕРОВОГО ПОЛОТНА (ОКСИДУ ТИТАНУ TIO2)

    У целюлозно-паперовій промисловості при виробництві високоякісного дорогого паперу в якості наповнювача паперового полотна використовують діоксид титану TiO2. У зв’язку з цим є значний попит на пігмент діоксиду титану TiO2. В залежності від специфіки будови кристалічної решітки діоксид титана в природі зустрічається в різних модификаціях: кубічна сингонія (рутил), тетрагональна сингонія (анатаз) і рідко – ромбічна сингонія (брукіт). При добуванні в основному отримують модифікацію анатаз і рутил двома методами: сульфатним або хлоридним. Найчастіше початковим матеріалом для отримання діоксида титана сульфатним методом виступає ільменит – природна суміш різних оксидів, в основному чотирьохвалентного титана і трьохвалентного заліза. При хлоридному методі вихідною сировиною являється хлоридна сіль четирьохвалентного титану. Ці два методи дозволяють добувать пігмент діоксид титана двох модифікаций [1]. Технологічна схема виробництва оксиду титану TiO2 включає наступні етапи: отримання тонко дисперсної (dчаст < 1 мкн) суспензії, відділення рідкої фази до концентрації осаду 70 % сухих речовин. Отримана паста потребує висушування до залишкової вологості 0,3 %. Форма висушеного продукту – тонко дисперсний порошок яскраво-білого кольору. Процес сушіння даної пасти є найбільш енергоємний і лімітуючий процес в технології отримання TiO2. Тому розробка нового високоефективного і економного обладнання для сушіння TiO2 є актуальною проблемою. В теперішній час паста TiO2 висушується на вібросушарках, в так званому псевдозрідженому шарі, з використанням дорогих інертних тіл. В якості інертних тіл використовувався міцний дорогий мінерал – цирконій. Цей спосіб сушіння має багато недоліків: 1. Негативний вплив вібрації на організм людини; 2. Значні економічні затрати; 3. Не стійкий киплячий шар; 4. Великі габарити установки; 5. Важкість обслуговування, ремонту та монтажу. Тому нами пропонується інший спосіб сушіння в ―фонтануючому шарі‖ з використанням простих та дешевих інертних тіл сушіння – керамічних гранул. Отже, для розробки даної установки, тобто знаходження швидкості сушіння пасти TiO2 необхідно зняти криву сушіння пасти на лабораторній установці, зображеній на рисунку 1 та отримати ряд важливих показників на даній експериментальній установці. До цих показників відноситься температура повітря, що надходить в камеру, температура в фонтануючому шарі та температура на виході готового продукту; вологість пасти і висушеного продукту; витрати повітря, тепла та електроенергії; питома продуктивність 1 м3 фонтануючого шару по випаруваній волозі.

    Переглянути
  • МЕМБРАННАЯ ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ

    Присутствие растворенного кислорода и углекислого газа в питательной и подпиточной воде котельных установок нежелательно. Под воздействием растворенного кислорода происходит окисление железа, что вызывает коррозию металла элементов котлоагрегатов и трубопроводов тепловых сетей. Углекислота способствует кислородной коррозии тем, что препятствует образованию защитного слоя окислов металла, а при высокой температуре (выше 100 С) сама становится активным коррозионным агентом [1]. Согласно существующим нормам, содержание растворенного кислорода в воде, восполняющей утечки в тепловой сети, а также поступающей в водогрейные котлоагрегаты (т.н. подпиточная вода) не должно превышать 50 мкг/л [2]. Для воды, поступающей в паровые котлы (т.н. питательная вода) требования, предъявляемые к содержанию растворенного кислорода доходят до 10 мкг/л [3]. В подпиточной и питательной воде не допускается присутствия растворенного углекислого газа [2, 3]. Чтобы снизить и довести до допустимых пределов содержание в воде кислорода и углекислоты необходимо провести деаэрацию (дегазацию) подпиточной и питательной воды, традиционно с этой целью применяются термические деаэраторы, получившие наибольшее распространение. Термическая деаэрация воды основана на использовании закона растворимости газов в жидкости – закона Генри: p EC, Для удаления из воды газов необходимо создать в деаэраторе температуру и давление, при которой растворимость газа станет равной нулю. Конструктивно термические деаэраторы, состоят из деаэрационной колонки имеющей перфорированные тарелки, по которым обрабатываемая вода разделяется на капли и струи и бака-аккумулятора. К недостаткам термических деаэраторов относят крупные габариты, большой вес, большую металлоемкость, необходимость подвода пара, в случае если в деаэраторе поддерживается атмосферное давление, наличие существенного количества оборудования и трубопроводов, находящихся под разряжением, через негерметичные соединения которого осуществляется присос воздуха и снижается эффективность процесса деаэрации, а также необходимость расположения на значительной высоте для поддержания допустимой вакуумметрической высоты всасывания центробежных насосов, в случае если в деаэраторе поддерживается давление ниже атмосферного [4]. - работа выполнена под руководством д.т.н., профессора С.П. Рудобашты. Перспективным является применение нового метода удаления растворенных в воде газов — метода мембранной деаэрации. Сущность метода заключается в использовании пористых гидрофобных мембран. По одну сторону поверхности мембран движется вода, из которой требуется удалить кислород и углекислоту, по другую создается вакуум. Растворенный в воде газы десорбируются из воды у устьев несмачиваемых пор мембраны, диффундирует по ним на другую еѐ сторону и далее откачивается вакуумным насосом. В процессе мембранной деаэрации могут использоваться: плоские, трубчатые или половолоконные мембраны, изготовленные из гидрофобных полимеров – полипропилена или поливинилиденфторида. Аппаратурное оформление данного метода обладает целым рядом преимуществ перед традиционными термическими деаэраторами: во много раз меньшая металлоемкость, вода, поступающая на обработку находится под избыточным давлением, следовательно, нет необходимость располагать установку на значительной высоте относительно центробежных насосов, значительно меньшие габариты, меньший вес, модульность конструкции, позволяющая увеличивать производительность без полной замены оборудования установки.

    Переглянути
  • ВДОСКОНАЛЕННЯ УСТАНОВОК ПИЛЕВЛОВЛЕННЯ В СИСТЕМАХ АСПІРАЦІЇ ЦЕХІВ АНОДНОЇ МАСИ АЛЮМІНІЄВИХ ВИРОБНИЦТВ

    Актуальність проблеми. Процеси обробки і транспортування коксових матеріалів при виробництві анодної маси супроводжуються інтенсивним виділенням коксового пилу як у повітря робочої зони, так і в атмосферу. Це зумовлено невідповідністю фактичних значень витрат повітря, що відсмоктується від устаткування, прийнятих за проектом, і низькою ефективністю очищення повітря апаратами пиловловлення. В існуючих системах аспірації в якості пиловловлюючого устаткування застосовуються на першій ступені очищення апарати інерційного типу, на другій і третій – рукавні та електрофільтри. Рукавні фільтри систем аспірації цехів анодної маси мають низьку ефективність очищення газів і високий аеродинамічний опір (до 2,5 кПа). Це обумовлено наявністю конденсації води на поверхні фільтрувальних рукавів, що призводить до ущільнення осадженого на них пилу. Поряд з цим, має місце капілярна конденсація води в порах фільтрувального матеріалу, яка впливає на аеродинамічний опір рукавних фільтрів при збереженні ступеня очищення газів. Підвищений аеродинамічний опір фільтрів призводить до зниження продуктивності систем аспірації і, як наслідок, до підвищення викидів коксового пилу з технологічного обладнання, що аспірується, в повітря робочої зони. Разом з тим, рукавні фільтри, за умов правильного підбору і дотримання параметрів роботи, характеризуються високою ефективністю очищення газів (до 98%). Крім того, уловлений фільтрами коксовий пил не змінює своїх фізичних властивостей, на відміну від уловленого в електрофільтрах, і є цінною сировиною для виробництва анодної маси. Тому задача підвищення ефективності очищення газів від коксового пилу рукавними фільтрами, зниження їх аеродинамічного опору для зменшення кількості коксового пилу, що викидається, в атмосферу і робочу зону цеху є актуальною. Мета дисертації – удосконалення установок очистки газів в системах аспірації цехів анодної маси алюмінієвих виробництв за допомогою підвищення ефективності роботи рукавних фільтрів для зниження виділення коксового пилу в робочу зону цеху і навколишнє середовище. Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішуються наступні задачі: – дослідження теоретичних основ фізико-хімічних процесів утримання дисперсних частинок пилу тканинними фільтрами; – уточнення математичної моделі процесів, що відбуваються при очищенні газу в тканинних фільтрах з урахуванням капілярної конденсації води; – теоретичні та експериментальні дослідження залежності ефективності вловлювання коксового пилу фільтрувальними матеріалами від їх аеродинамічного опору, швидкості фільтрації та відносної вологості газу, що очищається; – експериментальні дослідження фізико-хімічних і аеродинамічних властивостей пилу, що надходить на очищення в рукавні фільтри систем аспірації цеху анодної маси.

    Переглянути
  • ЕКСПЕРИМЕНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ТЕРМОПІДГОТОВКИ ВИРОБНИЦТВА СПУЧЕНОГО ПЕРЛІТУ

    Спучений перліт – матеріал широкого цільового використання. При його виробництві за допомогою технологічних режимів можливо регулювати фізико-технічні показники спученого перліту [1]. При використанні спученого перліту в будівництві, для його одержання запропоновано застосовувати схему виробництва з термопідготовкою сировинного матеріалу в апаратах псевдо зрідженого шару [2]. Задачею представленого матеріалу було експериментальне дослідження процесу термопідготовки перліту. Для цього використали лабораторну установку Інституту газу НАН України КС-02 [3, 4]. Повітря для зрідження частинок матеріалу в установці КС-02 подається від вентилятора, його витрати контролюються ротаметром 8. Повітря яке попадає в установку, нагрівається електронагрівачем 4, попадає через отвори перфорованої решітки 6 в стакан 2, виготовленої з нержавіючої сталі внутрішнім діаметром 60мм з розширеною верхньою частиною. В стакані є гніздо для кріплення термопари 1 ХК (L) (-40...+600 С). Термопара, пов'язана з інтелектуальним перетворювачем «ПВІ-0298» 3, який передає перетворений сигнал для відображення на комп'ютер 9. Для регулювання температури в робочій зоні стакана передбачена подача живильної напруги на електронагрівач 4 через регулюючий трансформатор 7.

    Переглянути
  • ПЛИН ФІБРОБЕТОННОЇ СУМІШІ В КІЛЬЦЕВОМУ КАНАЛІ, ЯКИЙ ЗВУЖУЄТЬСЯ

    Для оцінювання процесу віброекструзії фібробетону, який здійснюється при формуванні труб, в роботі пропонується методика розрахунку швидкості плину суміші у круглому кільцевому каналі, що звужується. Враховується, що вібруючі фібробетонні суміші при віброекструзії являють собою псевдоньютонівські системи. Розрахункова схема процесу у круглому кільцевому каналі, що звужується, подана на рис. 1. Висота стовпа суміші L у вертикальному каналі підтримується постійною. Розрахунок швидкості, який базується на використанні формули (1) і урахуванні наведених припущень дозволяє оцінити процес плину суміші у збіжному кільцевому каналі віброекструдера при формуванні фібробетонних труб. Для визначення характеру зміни складової швидкості плину i u по перерізу каналу віброекструдера було розроблена програма розрахунку на ПЕОМ. Результати виконання розрахунку наведені на рисунку 2. Розподіл відносних швидкостей було отримано у каналі висотою L = 0,5 м з кутом нахилу твірної каналу до вертикалі o 30 і радіусами на виході 0,18 R м бк , 0,15 R м мк . Впровадження наведеного у статті методу розрахунку ізотермічної ламінарної усталеної течії нестисливої ньютонівської рідини дозволяє оцінити різноманітні гідродинамічні процеси у кільцевих збіжних каналах при низьких значеннях числа Рейнольдса, коли не виникають так звані «повзучі течії». Це якраз відбувається при плині фібробетонної суміші в каналах віброекструдера при виготовленні круглих труб.

    Переглянути
  • РОЗРОБКА ПРОЦЕСУ УЛЬТРАСЕЛЕКТИВНОГО ПІРОЛІЗУ РІДКИХ НАФТОВИХ ФРАКЦІЙ

    Актуальність проблеми. Процеси піролізу є основним джерелом отримання нижчих олефінів – сировини для органічного і нафтохімічного синтезів. В даний час об’єм їх виробництва лімітується відносно малою одиничною потужністю піролізних печей та низькою селективністю процесу (сумарний вихід нижчих олефінів при піролізі легкого прямогонного бензину не перевищує 55мас.%). Для усунення даних недоліків необхідна розробка процесів піролізу доступних видів вуглеводневої сировини в високопродуктивних реакторах нового типу з більш високим температурним рівнем процесу. Необхідна розробка відповідних технічних рішень по вдосконаленню існуючих конструкцій печей піролізу з традиційним реактором – змійовиком, які без значних капітальних затрат на реконструкцію дозволять значно підвищити отримання цільового продукту. Мета дисертації – аналітичне і експериментальне дослідження з розробки процесу піролізу середніх і важких нафтових дистилятів в високопродуктивному реакторі з підвищеною селективністю процесу та розробка технічних рішень по вдосконаленню існуючих конструкцій печей піролізу з реактором змійовикового типу. Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішуються наступні задачі: - дослідження процесу піролізу середніх і важких нафтових дистилятів; - аналітичне і експериментальне дослідження гідродинамічних і теплотехнічних показників роботи реактора; - розробка методики гідродинамічного розрахунку реактора піролізу і вирішення задачі по усуненню гідравлічної нерівномірності реакційних труб при його роботі; - дослідження по інтенсифікації процесу піролізу в промислових умовах; - розробка промислових високопродуктивних пічних агрегатів селективного типу. Основним технологічним елементом печі є трубчаті змійовики і реакційні труби. Тому саме їх моделюванню повинна приділятися особлива увага. Процеси в них не стаціонарні в часі внаслідок відкладення коксу на стінках труб. Проте швидкості закоксовування незначні в порівнянні зі швидкістю основних хімічних перетворень, тепло- та масообміну. Тому робимо припущення, що в будь який момент часу процес стаціонарний, але з різною товщиною шару коксу. В загальному випадку змійовики та реакційні труби являють собою реактори витіснення з поздовжньою і поперечною дифузією та теплопровідністю.

    Переглянути
  • СУШІННЯ КАПІЛЯРНО-ПОРИСТИХ ТІЛ

    Процес сушіння використовується в багатьох технологічних процесах промисловості. Об’єктами сушіння можуть бути різноманітні матеріали на різних стадіях їх переробки (сировина, напівфабрикати, готові вироби). Метою сушіння є покращення фізико-хімічних властивостей матеріалу або надання нових, зниження його ваги, покращення транспортабельності тощо. Сушіння використовується як один із методів консервування овочів і фруктів відомий ще давніх часів, який дійшов до нашого часу і стрімко розвивається. На даному етапі розвитку – це складний та енергоємний процес і визначається тісним взаємозв’язком теплотехнічних закономірностей і технічних властивостей об’єктів переробки. До капілярно-пористих тіл відносяться матеріали, в яких в основному зв’язана капілярними силами: (вологий кварцовий пісок, будівельні матеріали, деревне вугілля, глина, папір, деякі продукти харчування тощо). В процесі обезводнення капілярно-пористі тіла стають крихкими і в висушеному стані можуть бути перетворені в порошок, вони мало стискаються і всмоктують будь-яку рідину, яка їх змочує. Для таких тіл капілярні сили значно перевищують сили тяжіння, тому вони повністю визначають розподіл рідини в тілі. На базі Інституту технічної теплофізики НАН України з застосуванням сучасної сушильної камери. Буде проведено ряд дослідів для вивчення кінетики процесу сушки харчових сумішей. Така суміш має велику кількість корисних мікроелементів, білків, вітамінів та кислот, які покращують працездатність організму людини. Тому максимальне збереження корисних компонентів є важливим критерієм під час виробництва таких сумішей. Сушильна камера 1 являє собою прямокутний короб із листової сталі. В центрі камери розміщується піддон з дослідним матеріалом. Піддон розміщується на штоці вагів, що дозволяє заміряти масу зразка. Камера має бокові прозорі люки, через які можна спостерігати за станом матеріалу в процесі сушіння. Камера має штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів та штоці вагів. Рух повітря відбувається за допомогою відцентрового вентилятора 3 середнього тиску за системою повітроводів. Зміна в широких діапазонах швидкості руху теплоносія, його температури та вологовмісту досягається регулюванням роботи вентилятора; співвідношення між відпрацьованим та свіжим повітрям і парою регулюється за допомогою заслонок на патрубках 9, 10 і 11.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ТЕРМООБРОБКИ ДРІБНОДИСПЕРСНИХ МАТЕРІАЛІВ В ВИХРОВОМУ АПАРАТІ КОНІЧНОЇ ФОРМИ

    Не зважаючи на тенденцію останніх років використання в більшому обсязі вітчизняних паливних ресурсів в промисловості та комунальному господарстві України, залежність від імпортованого природного газу все ще залишається значною. В той самий час на багатьох підприємствах харчової та деревообробної промисловості накопичуються як відходи дрібнодисперсні матеріали з теплотою спалювання 8-16 МДж/кг. Так на середньому за потужністю спиртовому заводі одержують 2-8 т/г спиртової барди, яка частково знаходить попит у тваринництві. Однак більша її частина накопичується на звалищах. На деяких підприємствах споруджують установки по виробленню біогазу. Але це потребує значних капіталовкладень, виробничих площ та витрат енергії на підтримування необхідного температурного режиму у метантенках. Спалювання ж частки такого матеріалу та використання отриманої теплоти для сушки товарної спиртової барди та одержання технологічної водяної пари на підприємствах дозволяє суттєво зменшити витрати природного газу [1]. Україна, незважаючи на досягнення останніх років, посідає одне з останніх місць за рівнем енергоефективності народного господарства. В промисловості будівельних матеріалів, гірничорудної, харчової та інших широко використовуються технології сушки, термообробки та спалювання дисперсних матеріалів. Підвищення енергоефективності цих технологій, використання в якості палива дрібнодисперсних матеріалів рослинного походження дозволять зменшити залежність України від імпортованого природного газу. На сьогоднішній день реальною альтернативою природному газу може бути генераторний газ (синтез-газ), котрий отримують шляхом газифікації твердого палива (вугілля, торфу, біомаси [2]. Газифікація - термохімічний процес взаємодії вуглецю палива з окислювачами, що проводиться з метою отримання горючих газів (Н2, СО). В якості окислювачів, які іноді називають газифікуючими агентами, використовують кисень (або збагачене їм повітря), водяна пара, діоксид вуглецю або суміші зазначених речовин. В залежно від співвідношення вихідних реагентів, температури, тривалості реакції та інших факторів можна отримувати газові суміші різного складу. Проходить процес в апаратах, які називаються газогенераторами. За конструктивними особливостями реакційної зони газогенератори класифікуються на апарати з нерухомим щільним, псевдозрідженим та вихровим шаром [3]. В процесі виконання магістерської роботи буде досліджуватись процес термообробки дисперсних матеріалів в вихровому конічному апараті. Незважаючи на відомі недоліки таких апаратів, вони мають суттєві переваги, що змушують продовжувати наполегливо займатися їх вдосконаленням та створенням для них нових технологічних схем. По- перше, сильна закрутка газових потоків надійно стабілізує займання палив, навіть при зміні його теплотехнічних і ряду інших характеристик. По- друге, істотно прискорюється розігрів твердої фази, вихід летких компонентів і стійке займання продуктів швидкого піролізу. Це пов'язано з більш високою інтенсивністю транспорту теплоти і О2 в потрібні технологічні зони реактора. Таким чином, метою даної роботи є створення на основі загальних положень газової динаміки та тепло-масообміну двохфазних систем газ- твердий дисперсний матеріал методів розрахунку і конструювання обладнання для спалювання і газифікації дисперсних відходів рослинного походження, експериментальна перевірка фізичної та математичної моделей та визначення впливу на процес технологічних параметрів.

    Переглянути
  • УТИЛІЗАЦІЯ ТЕПЛА В ПЕЧІ ДЛЯ ОБПАЛУ ВАПНЯКУ

    Вапняк-одна з найпоширеніших осадових гірських порід, що складається головним чином з кальциту з домішками глинистого матеріалу, кремнезему, оксидів заліза та інших. Вапняк має універсальне застосування в промисловості, сільському господарстві та будівництві. У металургії використовується як флюс. При виробництві вапна і цементу вапняк є головним компонентом. Також вапняк використовують в хімічній і харчовій промисловостях як допоміжний матеріал у виробництві соди, карбіду кальцію, мінеральних добрив, скла, цукру та паперу. Вапняк застосовують при очищенні нафтопродуктів, сухій перегонці вугілля, у виготовленні фарб, мастил, гуми, пластмас, ліків, мінеральної вати, вапнування грунтів. Розглянемо технологічну схему виробництва вапняку. Вологий вапняк зі складу за допомогою системи завантажування 1 через завантажувальний бункер 2 поступає у високотемпературний шахтний підігрівач 3, де розміщуючись на лопатках попередньо підігрівається за допомогою димових газів що відходять з робочого простору. Попередньо підігріта сировина за допомогою завантажувальної головки 5 подається у барабан обертової печі для обпікання. Вапно, яке утворилося у процесі обпалу вапняку, надходить у шахтний охолоджувач 10. Отриманий кінцевий продукт за допомогою системи вивантаження 12 транспортується на склад. Природний газ надходить у центральний пальник 8 в кількості, необхідній для забезпечення заданої потужності печі. Повітря для горіння в наведеній печі подається із шахтного оходжувача вапна і направляється в відкидну головку печі за рахунок напору вентилятора. Кількість повітря залежить не тільки від потужності пальника але й від продуктивності проходження готового вапна. У даній технології визначальними є процеси тепло- та масообміну в робочому просторі печі та допоміжних пристроях (теплообмінниках). Від їх інтенсивності та можливості управління ними залежить економічність та ефективність використання матеріальних та енергетичних ресурсів. Оскільки останнім часом гостро постає питання зменшення ресурсо- і енергоємності виробництва метою даного проекту є дослідження пристрою утилізації тепла продуктів згорання, що відходять з печі, для попереднього нагріву вапняку. За рахунок втілення системи утилізації тепла суттєво знижуються затрати на теплоносій, а отже це робить систему більш економічною. Перспективним шляхом підвищення ефективності утилізації тепла в технологічній схемі обпалу вапняку є удосконалення конструкції лопаток, що розміщені у високотемпературному шахтному підігрівачі. Модифікуючи конструкції лопаток можна досягти суттєвого підвищення коефіцієнта теплообміну. Очікується, що розробка засобів підвищення утилізації не змінить традиційного процесу обпалювання вапняку, а витрати на реалізацію будуть значно менші у порівнянні з одержаним економічним ефектом від його використання. Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі завдання: 1. Дослідити та проаналізувати відомі пристрої для утилізації тепла продуктів згорання. 2. Визначитизадачі теоретичних та експериментальних досліджень. 3. Розробити фізичну, математичну моделі та алгоритм розрахунку системи утилізації тепла продуктів згорання в печі для обпалу вапняку. 4. Розрахувати матеріальний та тепловий баланс установки та кінетики процесу утилізації тепла. 5. Експериментально дослідити процес обпалу вапняку з системою утилізації тепла для перевірки адекватності математичної моделі та встановлення значень основних параметрів процесу.

    Переглянути
  • ШЛЯХИ ВДОСКОНАЛЕННЯ РОБОЧИХ ОРГАНІВ РОТОРНО- ПУЛЬСАЦІЙНОГО АПАРАТУ ЦИЛІНДРИЧНОГО ТИПУ

    В останні десятиліття роторно-пульсаційні апарати циліндричного типу набувають все більшого поширення у хімічній, харчовій, фармацевтичній та інших галузях промисловості. За цей час вони зарекомендували себе як високотехнологічне і високоефективне обладнання, в якому реалізується багатофакторний вплив на середовище, що оброблюється, що дозволяє використовувати їх при конструктивному оформленні ресурсоенергоощадних технологій виробництв. Основний вплив на технічні показники роботи роторно- пульсаційного апарату циліндричного типу, його надійність та енергоефективність оказують особливості конструкції його робочих органів (гарнітури). Найчастіше гарнітура складається зі статора і ротора, виконаних у вигляді почергово встановлених коаксіальних циліндрів з прорізями. Існує також варіант виконання робочого органу у вигляді обертаючогося циліндру з прорізями з обох боків, навпроти нього співвісно встановлюються статори [1]. Оскільки конструкція гарнітури найбільше впливає на процеси, що протікають в роторно-пульсаційному апараті, більшість розробок і вдосконалень пов’язані саме з нею. Виділяють три напрямки вдосконалення конструкції гарнітури роторно-пульсаційних апаратів: 1. Зміна конструкції суцільних елементів. 2. Зміна конструкції прорізей. 3. Встановлення додаткових елементів. Зміна геометрії суцільних елементів призводить до зміни енергетичного балансу між впливами на оброблюване середовище. Найчастіше використовуються такі конструкції суцільних елементів: у вигляді сектору диску, пірамідальної форми, аеродинамічного профілю. Так, суцільні елементи у вигляді сектору кільця збільшують зсувні напруження, що дозволяє краще подрібнювати частинки в неоднорідних середовищах, а суцільні елементи, виконані у вигляді аеродинамічного крила, дозволяють збільшити вихроутворення, що пришвидшує процеси перемішування і гомогенізації. Зниження виділення тепла за рахунок зменшення зсувних напружень надає можливість оброблювати термолабільні речовини [2]. Змінюючи геометрію каналу можливо знизити гідравлічний опір системи, що дозволить підвищити ефективність використання енергії потоку рідини або збільшити ефективність обробки речовини за рахунок збільшення цільового впливу на систему. Найчастіше використання такі конструкції прорізей: виконане у вигляді частини сектора кільця, спіралі, яка співпадає з напрямком руху потоку і з додатковими елементами, наприклад акустичними випромінювачами в каналі статора у вигляді сопла з циліндричними резонаторами [3]. Введення додаткових елементів в конструкцію роторно- пульсаційного апарату може надавати різних особливостей його роботі. Встановлюють гідравлічні резонатори або автоколивальні пластини для додаткового коливального оброблення потоку, збільшення або зменшення локального гідравлічного опору. Також використовують спеціальні вставки для надання потоку бажаного напряму, що дозволяє змінювати час проходження потоку через гарнітуру. Нові технічні рішення і вдосконалення гарнітур дозволять не тільки розширити область застосування роторно-пульсаційних апаратів, а й допоможуть зменшити собівартість виробництва одиниці продукції.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЛАМІНАРНОГО КОНВЕКТИВНОГО ЗМІШУВАННЯ ПРИ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОНУ

    У процесі віброекструзії має місце ламінарне конвективне змішування, кількісним критерієм якого є сумарна деформація зсуву. Такий тип змішування застосовується переважно при переробці високов’язких середовищ. Вадою ламінарного конвективного змішування є нерівномірність зсувних деформацій у всьому об'ємі матеріалу. При цьому змішувальний ефект у центральних частинах будь-якого каналу залишається низьким через те, що деформації зсуву в цих місцях наближаються до нуля. Для усунення цього недоліку компоненти суміші пропускають через декілька змішувальних каналів, доки не буде досягнуто потрібної якості суміші. Задачею роботи є з'ясування відмінностей процесу змішування у каналах різної форми і оцінка впливу розмірів каналів на якість процесу. Кількісний опис відмінностей у деформуванні суміші при віброекструзії для визначеного каналу можна здійснити за допомогою функції розподілу деформацій. Розміри каналів підбиралися таким чином, щоб їх продуктивності були однаковими при висоті суміші у каналах L2 - L1 = 0,5 м і куті нахилу збіжних стінок 30 o . За базовий прийнятий плоский збіжний симетричний канал з шириною вихідної щілини 50 мм. Круглий кільцевий канал має менший радіус Rм 0,15м і більший радіус каналу Rб 0,18 м . В результаті було визначено, що кільцеві канали, порівняно зі збіжними, забезпечують відчутне зменшення нерівномірності розподілу деформацій зсуву по перерізу каналу. При цьому збільшується і частина об'ємної витрати, що характеризується меншим за середній часом перебування суміші у каналі бункера віброекструдера.

    Переглянути
  • 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
  • ОБПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВАПНА

    Використання природного газу в Україні у 2010 році по даним Мінпромполітики складає 57722 млн. куб. м., хімічна промисловість використовує 6301,3 млн. куб. м., на досягнення кінцевого продукту, що складає близько 11 % від загального використання газу в Україні. Виробництво вапна здійснюється на вапняно-випалювальних ділянках металургійних та хімічних підприємств, у будівельній промисловості та ін. із застосуванням різних агрегатів. Деякі печі (наприклад, шахтні) працюють із використанням твердого палива. Обпалювальні печі бувають шахтними, обертовими, камерними, тунельними та ін. Обпалювальна піч призначена для випалу різних матеріалів (вапно, вогнетривка глина, руда також вогнетривка цегла, фарба на посуді і т. ін.). Розглянемо обертову трубчасту піч для випалу вапняку (CaCO3) з метою отримання вапна (CaО). Піч працює наступним чином [1]. Вапняк подається до печі із бункера, що розташований в верхній частині печі, далі транспортується через піч за рахунок обертання барабану, який нахилений до горизонту на 2-5 градуси, при цьому нагрівається до 900-1000°С. Отримання готового вапна відбувається на протилежному кінці барабану. За енергетичною ознакою трубчасті обертові печі відносяться до печей- теплообмінників зі змінним по довжині режимом теплової роботи. На ділянці, де відбувається горіння палива і температура продуктів згоряння досягає 1250-1300 °С, здійснюється теплообмін за рахунок радіаційного режима. У міру просування продуктів згоряння палива по довжині печі вони охолоджуються до декількох сотень градусів (700–900 °С). Печі для випалу вапняку споживають багато енергії. Витрати палива досягають 250 кг.у.т./т готового вапна. Найбільші втрати тепла втрачаються через футерівку апарату, що становлять 20-50 % від загальної теплової потужності печі. Існує декілька способів зниження теплових втрат. Традиційними є збільшення товщини кладки, використання теплоізоляції між кожухом і футеровкою. Проте стійкість внутрішнього футерування в круглому барабані, який постійно обертається, невелика, тому такий спосіб зниження теплових втрат малоефективний. На сьогоднішній день існують розробки та технічні розрахунки застосування спеціальних покриттів та екранів [2], завдяки чому відбувається зменшення тепловіддачі випромінюванням і конвекцією від зовнішньої поверхні печей. Серед теплових агрегатів обертова піч відрізняється високими температурами корпуса та рівнем втрат в навколишнє середовище. Аналіз відомих способів зменшення цих втрат дозволяє очікувати значний ефект від використання екранів і покриттів за рахунок зниження втрат теплоти в навколишнє середовище. Зниження втрат теплоти в навколишнє середовище може забезпечити: зниження потужності холостого ходу печі, і як наслідок, зниження витрати палива [3]; покращення умов праці обслуговуючого персоналу, тобто вирішує задачу охорони праці та збільшення терміну робочої кампанії печі.

    Переглянути
  • ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ОТРИМАННЯ ШАРУ ЦЕМЕНТНО-ПІЩАНОГО РОЗЧИНУ ПРИ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

    Дисперсне армування бетону є сучасним напрямком покращення практично всіх його основних фізико-механічних характеристик за рахунок залучання фібр у спільну роботу з бетоном при виникненні напружень. Фібробетон відрізняється від традиційного бетону більш високими показниками при випробовуваннях на розтяг, зріз, вигин, ударну і втомлену міцність, тріщиностійкість, вогнеміцність. За показниками роботи руйнування фібробетон у 20 разів може перевищувати звичайний бетон. Все це забезпечує його високу техніко-економічну ефективність. На усі перераховані фізико-механічні властивості готового формованого виробу впливає насамперед процес змішування. Фібру допустимо перемішувати з сумішшю у будь-яких типах змішувачів. Додавання фібр проводять декількома методами: 1) Перемішування з сухими компонентами суміші: щебінь, пісок, цемент, фібра. Потім проводять додавання води. 2)Введення фібри здійснюється після перемішування усіх сухих компонентів суміші з додаванням води. 3)Введення фібри під час або після заповнення змішувача бетонною сумішшю. Усі ці методи не дають достатнього ступеня розподілення фібри у суміші. Тому доцільно використовувати метод віроекструзійного змішування, важливою перевагою якого є можливість використання меншої кількості води у композиції, оскільки відомо, що зайва вода, яка не входить у реакцію з цементом, збільшує пористість виробу і погіршує його міцність і щільність. Порівнянно зі звичайним змішуванням, віброперемішування покращує фізико-механічні показники виробів, дозволяє вводити в суміш більше фіброволокна без утворення грудок, прискорює процес утворення структури і сприяє зростанню міцності, шліхом збільшення центрів кристалізації, також зменшується тривалість термовологої обробки виробів. Гарне змішування буде досягатися за умови макрооднорідності суміші, що у віброекструзійній технології забезпечується розподілом і змочуванням фібр у тонкому шарі розчину безпосередньо перед змішуванням. Традиційним пристроєм для отримання тонкого шару розчину у віброекструзійній технології є дозатор-живильник для безперервної подачі на транспортерну стрічку декількох суцільних джгутів розчину вкупі з вібростолом. При проходженні стрічки по поверхні вібростолу прямокутні у поперечному перерізі джгути розтікаються по всій ширині транспортерної стрічки, утворюючи рівномірний шар розчину. За останні п’ять років визначились основні наступні шляхи удосконалення обладнання для отримання тонкого шару розчину: 1) Для зменшення металоємності і потужності пристрою у нижній частині дозатора-живильника замість вібростолу кріпиться плита, по поверхні якої рухається стрічка транспортера (рис. 1). 2) Для покращення якості шару розчину вирізи (в яких формуються джгути) на нижній крайці передньої стінки дозатора-живильника виконують такими, що звужуються догори. 3) Для інтенсифікації процесу розтікання розчину по всій ширині стрічки над вирізами в передній стінці дозатора-живильника закріплюють розріджувач джгутів (рис. 2). 4) Для забезпечення отримання джгутів розчину зі стабільними формою і якістю формування цих джгутів здійснюється в окремих збіжних каналах дозатора-живильника (рис.3). 5) Для зменшення металоємності пристрою і покращення властивості розчину по всьому його об'ємі направляючі канали дозатора-живильника виконують у вигляді зрізаних конусів. Проведений аналіз останніх конструкцій дозаторів-живильників розчину необхідний для подальшого удосконалення процесу отримання шару цементно-піщаного розчину при віброекструзії фібробетонних виробів.

    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
  • ОЧИЩЕННЯ ЛУЖНИХ РОЗЧИНІВ ВІД КАТІОННИХ БАРВНИКІВ НАНОФІЛЬТРАЦІЙНОЮ КЕРАМІЧНОЮ МЕМБРАНОЮ

    На сьогодні не існує універсального методу очищення стічних вод від органічних барвників різної хімічної природи. Для цього використовують різні методи: адсорбцію активованим вугіллям [1], глинистими мінералами [2] та оксигідратами металів, електрохімічне окислення, мікро- та ультрафільтрацію, що реалізуються на полімерних мембранах. Значний інтерес для ефективного очищення миючих лужних розчинів фарбувального виробництва представляють керамічні мембрани, що відрізняються більшою міцністю, термічною та хімічною стійкістю, ніж полімерні мембрани. У зв’язку з цим метою представленої роботи є дослідження ефективності очищення лужних розчинів від катіонних барвників нанофільтраційною керамічною мембраною. В роботі були використані нанофільтраційні трубчасті керамічні мембрани (виробництва Німеччина). Зовнішній та внутрішній діаметри такої мембрани становлять відповідно 1,0 та 0,7 см, середній діаметр пор 0,9 нм, підкладка з Аl2О3, робочий шар з TiO2. Показано, що зі збільшенням тривалості експерименту від 15 до 120 хв при робочому тиску 1,0 МПа, значенні рН 12,5 і концентрації метиленового блакитного 50,0 мг/дм3 коефіцієнт його затримання R становив 33,0 %. Очевидно, низьке значення R пов’язане з електростатичною взаємодією різнойменно заряджених молекул катіонного барвника і поверхні мембрани. Для збільшення значення R метиленового блакитного керамічну мембрану попередньо модифікували глинистим мінералом - монтморелонітом (2,0 г/дм3 ). Із рисунка 1 видно, що зі зростанням тривалості експерименту від 15 до 120 хв при тиску 1,0 МПа, рН 12,7 і концентрації метиленового блакитного 150,0 мг/дм3 значення R барвника досягало 98,7 % при зменшенні питомої продуктивності Іv мембрани від 18,2 до 12,0 дм3 /(м2 ∙год). Таким чином, результати проведених досліджень показали високу ефективність очищення лужних розчинів від катіонних барвників нанофільтраційною керамічною мембраною, що модифікована глинистим мінералом.

    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
  • ОБГРУНТУВАННЯ УМОВ ПРОЦЕСІВ КРИСТАЛІЗАЦІЇ ТА ГРАНУЛЮВАННЯ РІДКИХ ГЕТЕРОГЕННИХ СИСТЕМ В ПСЕВДОРОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ

    Застосування техніки псевдозрідження для одержання твердих композитів з рідких систем дозволяє сумістити в одному апараті процеси масової кристалізації та грануляції з тепловим ККД > 65%. В апараті з активним гідродинамічним режимом необхідно забезпечити рух зернистого матеріалу через такі основні зони [1]. І зона розташована безпосередньо біля газорозподільного пристрою, в якій струменем нагрітого теплоносія частинка набуває максимальної швидкості на висоті 30-50 мм і переміщується до зони ІІ. В зоні ІІ здійснюється диспергування рідкої фази і утворення тонкої плівки рідини, за рахунок адгезійно-сорбційних сил на поверхні частинок. Температура гранули знижується до температури мокрого термометра. В ІІІ зоні, розташованій над диспергатором, відбувається змішування з частиною сухого зернистого матеріалу з вологою і проведення випаровування розчинника. Зернистий матеріал, суміш зволожених та сухих гранул, надходить в зону IV в якій завершується процес масової кристалізації та формування шару мікрокристалів на поверхні гранул, а також сорбція частини парів вологи сухими гранулами. Решта вологи переноситься до газового теплоносія, який рухається в режимі фільтрації через шар зернистого матеріалу. Із зони IV зернистий матеріал надходить до зони І. Цикл повторюється багатократно. Внаслідок цього структура гранул являє собою просторовий каркас з мікрокристалів мінеральної речовини, між якими розташовуються мікрочастинки органічних домішок. Тоді для визначення умов створення вертикальної струменевої циркуляції в апараті з високим шаром зернистого матеріалу необхідно комплекс експериментальних досліджень для оцінки впливу конструкції газорозподільного пристрою та камери гранулятора на інтенсивність процесу циркуляції в двохфазній системі газ – тверде тіло та при реалізації процесу утворення твердих композитів з рідких систем з пошаровою структурою.

    Переглянути
  • Дослідження процесу спінювання екструдованих пінополімерів

    Однією з важливих задач при проектуванні екструзійного обладнання для виготовлення спінених пінополімерів є визначення профілю отвору формувального пристрою, від геометрії якого залежить форма погонажного виробу. Оскільки процес спінювання, який починається при різкому зниженні тиску на виході з формувального пристрою екструдера, призводить до суттєвої зміни форми виробу, то завданням проектування є визначення необхідної конфігурації вихідного отвору, буде відповідати заданому перетину профіля [1]. На процес спінювання найбільшим чином впливають такі фактори як: концентрація спінювального агента, здатність агента до розширення, міцність полімеру у в’язкоплинному стані, температура сировини, тиск на виході з екструдера. Для визначення ступеню спінювання у залежності від концентрації спінювального агенту, температури та тиску на виході з екструдера, авторами [2] запропоновано ряд залежностей які дозволяють врахувати властивості полімера- основи. Ці залежності дозволяють оцінити лише ступінь збільшення площі перетину при спінюванні, проте не відповідають умовам визначення конфігурації та геометрії профілю. Наразі ця задача визначається майстерністю та досвідом проектувальника і, зазвичай, потребує доробки оснащення після ряду експериментальних випробувнь Оскільки сучасна промисловість зацікавлена у виготовленні спінених профілів різного перетину (багети, кутники, круг, квадрат, фасонний профіль), то задача визначення геометрії вихідного отвору формувального пристрою є актуальною. Для розв’язання такої задачі запропоновано новий підхід, що базується на ідеї поступової зміни геометрії перетину від перетину вихідного отвору до круглого перетину, тобто умови ідеального спінювання. Умова ідеального спінювання передбачає, що перетин будь-якої конфігурації при необмеженому спінюванні має набувати форми круга (рисунок 1). При цьому вводимо припущення, що спінювання відбувається рівномірно від центру мас розглядуваного перетину. Умовою закінчення процесу формування є момент, коли розглядуваний перетин має площу, що відповідає можливому ступеню спінювання визначеному для певних умов (концентрація агента, сировина) [2]. Для розв’язку вказаної моделі запропоновано двовимірну декартову систему координат, для якої задається геометрія перетину (растровий об’єкт). Для визначення центра мас довільної фігури використано метод визначення статичних моментів маси у перегляді на плоску фігуру: поверхневу густину, тобто масу одиниці площі поверхні, будемо вважати постійною і рівною δ для всіх частин фігури. За прямими, що рівномірно відходять із центра мас визначають однакову кількість проміжків n від границі заданої растрової фігури (відповідає геометрії вихідного отвору 0) до кола максимально можливого спінювання (умови ідеального спінювання), що дозволяє визначити зміну профілю. Профіль, який утвориться в результаті спінювання, відповідатиме тій із обчислених профілів, у якого площа збігатиметься із обчисленою за умовами спінювання. У програмі запропоновано метод поступових наближень: якщо розрахована для наступного перетину площа стає більшою за кінцеву, проте не відповідає збігу із заданою точністю – кількість проміжків n зменшується і розрахунок починається з попереднього кроку. Програмна реалізація дозволяє проводити багатоваріантні розрахунки з метою визначення необхідної конфігурації вихідного отвору для заданого профілю.

    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
  • КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ПИРОЛИЗ ТОРФА И НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

    В 2010 году объем добычи нефти в Российской Федерации составил 495 миллионов тонн. При добыче, хранении, транспортировке и переработке нефти, а так же в случае аварийных потерь, доля нефтяных отходов может составлять до 8% от объѐма добычи. Нефтешламы образуются при строительстве нефтяных и газовых скважин, при промысловой эксплуатации месторождений, очистке сточных вод, содержащих нефтепродукты, а также при чистке резервуаров и другого оборудования. Нефтяные шламы по составу чрезвычайно разнообразны и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и минеральной части (песок, глина, ил и т.д.), соотношение которых колеблется в очень широких пределах. Образование и накопление нефтешламов приводит к загрязнению окружающей среды и вызывает нарушение экологической обстановки. Принимая во внимание ограниченность запасов нефти, актуальным является разработка эффективного метода переработки нефтешламов с получением газообразных и жидких энергоносителей. С другой стороны ряд регионов страны богаты месторождениями торфа, который является энергетически ценным возобновляемым сырьем, который может быть использован для увеличения эффективности переработки нефтесодержащих отходов. Наиболее перспективным методом переработки органического сырья в полезные продукты является каталитический пиролиз. Преимуществами этого метода является низкая чувствительность к составу сырья, низкие реакционные температуры и замкнутый цикл процесса переработки, что отвечает всем современным требованиям химического производства. Применение катализаторов пиролиза позволяет увеличивать выход и качество ценных продуктов, способствует улучшению управления процессом, а также снижению реакционной температуры процесса, что снижает стоимость котельного оборудования и процесса переработки. В настоящей работе исследован процесс каталитического пиролиза сфагново-пушицевого торфа и модельного нефтешлама Каспийского месторождения в массовом соотношении 1:1. Процесс пиролиза проводился на экспериментальном стенде в среде азота с возможностью отбора проб и измерения объема газообразных продуктов процесса. Интервал исследуемых температур процесса составлял 400 - 600 ºС. Получаемые газообразные продукты исследовались методами газовой хроматографии и калориметрии. В качестве катализатора пиролиза использовались образцы бентонитовой глины с концентрацией 1 до 20% (масс). Совместный пиролиз торфа и нефтешлама приводил к увеличению выхода жидкой фракции на 10% по сравнению с прогнозируемым расчетным значением, полученным в результате линейной интерполяции. Добавление нефтешлама к образцам торфа подвергаемого пиролизу способствовало увеличению интенсивности процесса, скорее всего за счет положительного взаимного влияния используемых смесей на процесс взаимной термодеструкции, а также за счет минеральной фракции нефтешлама, которая, по-видимому, выполняет функции теплоносителя. При использовании бентонитовой глины наблюдалось увеличение содержания углеводородов С1-С3 в составе газообразных продуктов на 10- 20%.

    Переглянути