Речь Юнси Азиза (Повышение надежности и экологической безопасности систем очистки сточных вод предприятий радиоэлектронной промышленности)

РЕЧЬ СОИСКАТЕЛЯ ЮНСИ АЗИЗАЗдравствуйте, уважаемые председатель диссертационного совета, членыдиссертационного совета.Разрешите представить Вам свое исследование на тему «Повышениенадежности и экологической безопасностисистем очистки сточных водпредприятий радиоэлектронной промышленности».Возрастание промышленной мощности предприятий радиоэлектроннойпромышленности привело к резкому ухудшению состояния окружающейсреды. Загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы твердыми,жидкими и газообразными отходами достигло угрожающих размеров.В связи с этим остро встал вопрос о создании современного,высокотехнологичного оборудования для очистки сточных вод.

Это связанопрежде всего с разработкой и внедрением процессов с замкнутой системойводооборота.Положения, выносимые на защиту:Метод интегральной оценки характеристик элементов водоочистки.Выбор эффективных технических решений на основе данного метода.Результаты моделирования, статического и динамического анализакомпонентов систем очистки сточных вод.

Их практическая реализация.Наслайдепредставленатаблица,вкоторойприведенывысокотоксичные отходы и органические вещества, получаемые в результатедеятельности радиоэлектронного производства.Поскольку всё это взаимодействует с водой, то сточные водырадиоэлектронных производств очистить до требуемых нормативов оченьнепросто.Цельюинженерногомоейработыанализабылосозданиегидродинамическихметодасистемвычислительногоприменительнокочистному оборудованию радиоэлектронных производств. На основаниианализа эксплуатации водоочистных систем и оценки эффективности работысуществующих сооружений, а также по результатам многочисленныхпрактических опытов предложен алгоритм оценки надёжности конструкции,выбора оптимального режима работы и, как следствие, повышенияэффективности всей системы водоочистки.Это позволяет избежатьаварийных ситуаций при работе с токсичными загрязненными отходами,повышает безопасность персонала.Использование методавычислительного инженерного анализа гидродинамических систем благодарясвоей точности, надёжности и скорости предоставляет широкие возможностинастройки и автоматизации процесса моделирования.

Это позволяетсократить время проектирования, и как следствие снизить себестоимость,при этом получая высокое качество и надёжность. Структурная схема методапредставлена на слайде.В процессе работы над диссертацией была практически изучена работаоборудования очистки сточных вод различными методами, проведен анализкачества очищенной воды. На слайдах показано оборудование, работакотороготщательноизучаласьприподготовкедиссертации.Впредставленной работе объектами исследования, анализа и модернизацииявляется очистное оборудование, производимое предприятием БМТ городаВладимир.В основе метода лежат современные устойчивые решатели такие как,pressure-based (CFX), pressure-basedcoupled (Fluent), fully-segregated pressurebased и два density-based решателя (так же Fluent), позволяющие получатьустойчивое и точное решение для сжимаемых и несжимаемых потоков, привысоких и низких числах Маха и Рейнольдса.Решатели ANSYS CFD прекрасно масштабируются, параллельныйрасчет возможен на всех типах платформ Windows и Linux.В соответствии с предложенной методикой был проведен анализмембранного фильтра на качество очистки.Создаём точную модель фильтра, полностью соответствующуюоригиналу в программе Solidworks.

Зададим режим работы, граничныеусловияисследования,ирассмотримконцентрациираспределениятоксичных примесей в различных частях рабочей зоны фильтра.На этом рисунке изображена массовая концентрация примесисульфата натрия Na2SO4. Максимальное значение концентрации составляет0,015мг/л. Остальное вода.На этом рисунке представлена концентрация ортофосфорной кислотыH3PO4. Её максимальная концентрация 0,1мг/л от всего расхода. Наскриншоте показано значение 0,0556 мг/л. Что соответствует значениюшкалы эпюры.На третьем скриншоте видна концентрация карбоната натрия Na2CO3.Её максимальная концентрация составляет 0,2 мг/л.Абсолютно ясно, что самые большие концентрации токсичных веществсобираются в верхних отделах рабочей зоны фильтра.

На выходе получаемводу, соответствующую нормам очистки.Мною было проведено более 100 исследований рейтинга фильтрации,то есть зависимостей качества фильтрации от размера пор фильтрующеймембраны, её структуры, размеров загрязняющих частиц.Сделал вывод, что наилучшими фильтрующими свойствами обладаютфильтры с гофрированной структурой фильтрующего элемента и еёмелкопористой структурой. На слайде показаны всего несколько скриншотовиз 120 опытов.Предложенныйметодиспользовандляанализанадежностиоборудования систем очистки сточных вод.Методдаетвозможностьучетавсехтрехосновныхтиповтеплопереноса: теплопроводности (как в текучей среде, так и в твердыхтелах), конвекции (свободной и вынужденной).

Подходы к моделированиюпредусматривают возможности учета этих физических механизмов.Развитые и глубокие подходы описания турбулентных характеристикпотока вблизи границы между потоком и твердым телом, если ониобмениваются теплом, поскольку турбулентность оказывает определяющеевлияние на процесс теплоотдачи.Как правило, при проектировании оборудования для очистки стоковгальванических цехов используют соединения труб с одним и болеевыходами и искривлённой геометрией.На слайде показан пример реальнойустановки.

В программеAnsysWorkbench создадим модель трубы. Экспортируем её в программуSolidworks. И при помощи приложения Flowsimulation проведен анализскорости потока воды и изменения давления жидкости в различных местахтрубы.В результате анализа построены графики функциональной зависимостиизменения скорости движения воды по трубе от степени концентрациизагрязняющих примесей играфики изменения скорости потока от минимума к максимуму.Предложенный метод позволяет создавать не только статичныеизображения и графики, но и наблюдать смоделированные процессы вдинамике в условиях, приближенных к реальным.На этом слайде показана анимация потоков жидкости в теченииисследуемого времени. Видно, что в местах искривления геометрии скоростьпотока повышается, что создает дополнительную нагрузку на конструкцию.Это необходимо учитывать при построении конфигурации системы.Так же был проведен расчёт прочности конструкции динамическогомиксера, который используют на предприятиях в очистных комплексах.

Еготакже производит БМТ г. Владимир.Построена 3-D модель в программе Solidworks, и там же проведены еёисследование на прочность конструкции. Модель создана в точномсоответствии с конкретным образцом. Зададим критический режим работы вкачестве граничных условий исследования. Получаем такой результат.Зоны, особенно подверженные большим нагрузкам в рабочем режиме,окрашены в красный цвет. Таким образом, меняя режим в сторонууменьшения нагрузок на рабочую часть миксера, мы можем подобратьоптимальный режим.

В этом случае при исследовании на прочность лопастибудут окрашены в синий цвет.Наэтомслайдевидимустановившийсятурбулентныйрежимперемешивания жидкости в аппарате с миксером. При математическоммоделированиигидродинамическихпроцессов,происходящихприиспользовании перемешивающего миксера, используется теория подобия.В программе Solidworks построим отдельные детали исследуемогостатического миксера в полном соответствии с промышленным образцом.Статические смесители предназначены для быстрого перемешивания потокав трубопроводе при введении в воду или другую жидкость различныхреагентов.Эффективностьработысмесителяопределяетсявысокойгеометрической точностью изготовления смесительных элементов, дляизготовлениякоторыхиспользуютсясамыесовременныелазерныетехнологии.

Качество перемешивания зависит от количества секцийсмесительного элемента.Выполним сборку модели. На слайде видим сборку элементовстатического миксера.В приложении Flow simulation выполнен расчет завихрённости потокажидкости в перемешивающей части миксера и расчёт давления потокажидкости на смешивающие элементы.По статистике завода-изготовителя смешивающий элемент выходитиз строя чаще других элементов. Мною было разработано несколько видовгеометриисмесительныхэлементов.Всеонипроанализированывпрограммах инженерного анализа.

После чего была выбрана оптимальнаямодель профиля, которая позволила получить наилучший результатсмешивания.Поспроектированноймоделибылсозданопытныйобразецсмесительного элемента. Применение которого на испытании дало отличноекачество перемешивания воды с реагентами.Выводы:В работе проведена комплексная оценка работы систем очисткисточных вод предприятий радиоэлектронной промышленности, выполненнаяна современном программном обеспечении.Качество решения задачиопределено точностью описания геометрической модели, достаточностьюсеточного разрешения, корректным заданием нагрузок и определениемграничных условий.Изучено влияние различных факторов (скорость движения воды,температура)наработуоборудования,еёизносоустойчивостьиэффективность работы.Воптимальныхпроизводственныхусловияхсточныхвод.проведенаДоказано,очисткачтореальныхвыбранныепутёминженерного анализа методы модернизации конструкций оборудования даютвозможность довести концентрацию токсичных примесей до минимальногоуровня.

Что в итоге позволяет создать замкнутый цикл водооборота.Предложенные технические решения, основанные на результатахмоделирования и анализа, позволят увеличить срок службы устройствсистемы в 2,5-4 раза.Применениечисленныхсовокупностиметодов,теоретических,предназначенныхдляэкспериментальныхмоделированияитеченияжидкостей, позволяет с высокой точностью моделировать различные режимыочистного оборудования, которые могут возникать при их эксплуатации. Этопозволит избежать аварийных ситуаций при работе с токсичнымизагрязненными отходами, повышает безопасность персонала.Результаты исследований могут быть использованы в качестве учебныхматериалов для ВУЗов по специальностям, связанным с очисткой сточныхводСпасибо за внимание..