Введение к работе
з .
Актуальность работы. Работа посвящена вопросам рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды на основе повышения эффективности работы и производительности центробежных сепарационных установок, широко используемых в различных отраслях промышленности (химическая, нефтехимическая, пищевая и т.д. всего более 60 отраслей) как для решения технологических задач по разделению полидисперсных сред, так и очистки производственных и бытовых сточных вод. В последнее время наибольшее распространение получили центробежные жидкостные сепараторы с автоматической частичной выгрузкой осадка, что позволяет эксплуатировать их непрерывно в течение длительного времени. В этих сепараторах во время основного периода работы получают концентрат в виде сгущенной суспензии. Периодически при открытии разгрузочных щелей из ротора под действием центробежных сил в течение короткого промежутка времени выгружается осадок. При этом сепарируемая жидкость подается в барабан сепаратора непрерывно.
Эффективность процесса сепарации во многом зависит от времени пребывания жидкости в межгврелочном пространстве, которое выбирается опытным путем. Существует оптимальная производительность сепарационной установки при которой качество разделения смесей является наилучшей і а любые отклонения от оптимального значения приводят к ухудшению качества сепарации. Процесс частичной выгрузки осадка нз барабана сопровождается интенсивными волновыми процессами (провалами давления и гидроударами) в гидросистеме сепаратора.
В связи с изложенным, разработка способа повышения качества сепарации, основанного на стабилизации давления в гидросистеме сепараторов, создание практических устройств и внедрение их в различные отрасли промышленности является актуальной задачей, решение которой позволит уменьшить безвозвратные потери природных ресурсов и снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Диссертация связана с научно-ислледовательской работой, выполняемой в Российском Университете дружбы народов в рамках Федеральной целевой комплексное научно-технической программы "Экологическая безопасность России" (1993 -1995 гг.^.
Цель работы. Сократить безвозвратные потери природных ресурсов в различных отраслях промышленности путем разработки способа повышения качества сепарации жидкостных центробежных сепараторов с периодической выгрузкой осадка, основанного на стабилизации давления, в их гидросистемах, создать практические устройства его реализации - стабилизаторы давления и исследовать эффективность -ич fpa-боты в условиях эксплуатации.
Идея работы заключается в том, что гашение колебаний давления и восстановление провалов давлення в гидросистеме сепарационной установки позволяет повысить качество сепарации и уменьшить унос сепарируемого продукта. Поставленная цель достигается на основе решения следующих основных задач:
-исследования колебаний давления в гидросистемах сепараторов, их влияния на качество сепарации, путей уменьшения их интенсивности за счет целенаправленного изменения параметров гидросистем (податливости, приведенного гидравлического сопротивления);
- выбора технических принципов реализации средств восстановления провалов и
гашения пульсаций давления - стабилизаторов давления и определения их конструк
тивных параметров;
- разработки практических устройств и исследования эффективности их работы.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы
интегрирования обыкновенных линейных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений в частных производных, статистической обработки результатов эксперимента, который проводился в реальных условиях эксплуатации сепарационных установок.
Научные положения, выносимые на зашиту, и их новизна.
Экспериментальными исследованиями установлено отрицательное влияние динамических процессов (провалов и вынужденных колебаний давления), возникающих в гидросистеме сепаратора, на качество сепарации, приводящие к безвозвратным потерям природных ресурсор.
Разработана математическая модель, адекватно описывающая динамические процессы в гидросистеме сепаратора до и после установки стабилизатора давления.
Установлены зависимости между эффективностью гашения волновых процессов в гидросг еме сепаратора и основными проектными параметрами стабилизатора давления, проведен выбор конструктивной схемы стабилизатора и разработана методика расчета характеристик его конструктивных элементов.
Экспериментальными исследованиями в реальных условиях эксплуатации установлена высокая эффективность гашения волновых процессов стабилизаторами давления при одновременном уменьшении коэффициента уноса дисперсной среды и сокращении потерь сепарируемого продукта.
.Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью (расхождение в пределах 7-10%) результатов расчета эффективности восстановления провалов давления и гашения вынужденных колебаний давления н результатов, полученных экспериментальный путем с использованием со-
5 временных технических средств и методов обработки, а также достигнутым повышением эффективности процесса сепарации.
Практическая значимость. Разработанные конструктивные схемы, технические принципы их реализации и практические устройства - стабилизаторы давления (СД) позволяют в значительной мере исключить провалы и пульсации давлення в гидросистеме саморазгружающихся сепараторов и за счет этого повысить качество сепарации, уменьшить потери сепарируемого продукта, либо количества примесей в очищаемой жидкости.
Теоретическое обоснование, технические принципы реализации и методика определения основных проектных характеристик СД носят универсальный характер и могут быть применены при различных рабочих параметрах сепарационных установо.
Практическая реализация работы. Разработанный способ повышения качества сепарации центробежных жидкостных сепараторов с периодической выгрузкой осадка внедрен в цехе производства биопрепаратов Степногорского ПО "Прогресс" (республика Казахстан).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на первой межвузовской конференции "Актуальные проблемы экологии" (г. Москва, 1995 г.), конференции "Геоэкология в нефтяной и газовой промышленности" (г. Москва, 1995 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 141 стр. машинописного текста, 27 рисунков, 5 таблиц. Список литературы насчитывает 63 наименования.