Введение к работе
Актуальность темы.Обеспечение принципа энергосбережения является одним из важнейших условий функционирования и дальнейшего развития современной промышленности. Весьма значимой проблема энергосбережения является для химической и нефтехимической отраслей промышленности , особенно для производств полимерных материалов, характеризуемых большой энергоемкостью.
Одним из способов снижения энергоемкости и повышения эффективности промышленных производств является применение энергосберегающих технологий. Основным недостатком большинства традиционных теплотехнологических схем и установок производств полимерных материалов является периодичность их действия.
При разработке новых энергосберегающих теплотехнологических схем необходимо проведение сравнительного анализа теплоэнергетической эффективности, который целесообразно осуществлять с использованием эксергетического метода термодинамического анализа.
Обзор литературных источников показывает, что для анализа эффективности различных теплотехнологических схем и установок широко применяется эксергетический метод с использованием интегральных значений эксергии потока вещества и теплового потока. Для более точной оценки теплоэнергетической эффективности и степени термодинамического совершенства процессов, происходящих в элементах теплотехнологических схем необходимы данные о распределении дискретных значений эксергии в потоках рабочих тел, о динамике изменения величины эксергии в ходе процессов.
Очень часто текучие среды, используемые в качестве рабочих тел в теплотехнологических установках полимерных производств, обладают сложным реологическим поведением ( высоким значением вязкости, наличием аномалии вязкости и упругости ). С целью интенсификации процессов тепломассообмена при использовании высоковязких рабочих тел применяются каналы сложной геометрии. В технологических процессах в потоках рабочих тел могут происходить химические превращения, вызывающие изменение химической формулы вещества и реологических свойств. Вышеперечисленные особенности существенно затрудняют анализ происходящих в установках гидромеханических и тепломассообмон-ных процессов.
Из изложенного следует, что для проведения подробного анализа теплоэнергетической эффективности процессов, происходящих в уста-
новках переработки и синтеза полимерных материалов непрерывного действия, необходимо наличие методики определения термодинамических характеристик, учитывающей реологические свойства используемых рабочих тел, физико-химические особенности процессов, геометрию применяемых каналов.
Цель работы.Данная работа имела целью-.
-
проведение анализа теплоэнергетической и термодинамической эффективности теплотехнологических схем производства конкретных высоковязких полимерных растворов и продуктов на их основе, таких как полиметакрилат, триацетатцеллюлозная основа кинофотоматериалов, сухой пленочный фоторезист;
-
создание методики определения термодинамических характеристик ( значений химической и тепловой эксергии ) химически реагирующих и химически инертных реологически сложных рабочих тел при течении их в каналах тешютехнологического оборудования;
-
проведение численных расчетов и определение дискретных значений термодинамических характеристик реологически сложных рабочих тел при их течении в канале одного из элементов оборудования тепло-технологических схем;
-
совершенствование теплотехнологических схем производства полиметакрилата, триацетатцеллюлозной основы кинофотоматериалов, сухого пленочного фоторезиста с целью повышения теплоэнергетической эффективности.
Научная новизна выполненных исследований.
Проведен анализ теплоэнергетической и термодинамической эффективности традиционных и энергосберегающих теплотехнологических схем производства полимерных материалов с использованием эксергетическо-го метода.
Разработана методика расчета распределения дискретных значений термодинамических характеристик при течении химически реагирующих и химически инертных нелинейно вязко-упругих жидкостей в каналах теп-лотехнологического оборудования, которая может быть использована при совершенствовании и оценке эффективности теплотехнологических схем производства высоковязких полимерных растворов и продуктов на их основе.
Проведены численные расчеты распределений термодинамических характеристик в потоках химически реагирующих и химически инертных нелинейно вязко-упругих жидкостей при течении их в каналах элементов оборудования энергосберегающих теплотехнологических схем произ-
водства полимерных материалов.
Практическая ценность работы.
Полученные практические рекомендации по усовершенствованию теплотехнологических схем производства высоковязких полимерных растворов и продуктов на их основе ( полиметакрилата, триацетатцел-люлозной основы кинофотоматериалов и сухого пленочного фоторезиста) , позволяют получить значительный эффект экономии энергетических и материальных ресурсов при существенном увеличении производительности.
Применение разработанной методики определения термодинамических характеристик при анализе процессов течения химически реагирующих и химически инертных реологически сложных рабочих тел в каналах теплотехнологического оборудования позволяет расчетным путем получать: распределение дискретных значений тепловой и химической эк-сергии в потоке, профили характеристик молекулярно-массового распределения, эпюры температурных и концентрационных полей, профили гидродинамических характеристик для различных сечений по длине канала.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на следующих научно-технических конференциях:
-
первый симпозиум Татарстана по энергетике, окружающей среде и экономике, Казань, 1992 г.;
-
юбилейная научная конференция Казанского филиала МЭИ, посвященная 25-летию КФ МЭИ, Казань, 1993 г.;
-
итоговая научная конференция Казанского филиала МЭИ (технического университета), Казань, 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заіслючеїшя и списка использованной литературы. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок и 32 таблицы. Список использованной литературы содержит 101 наименование.
