Диссертация (1091258)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования «Московский политехнический университет»На правах рукописиБУТРИН МАКАР МИХАЙЛОВИЧСМЕШЕНИЕ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ В АППАРАТАХЦИКЛОННОГО ТИПАСпециальность 05.17.08«Процессы и аппараты химических технологий»Диссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н. проф.
М.Г. ЛагуткинМосква20172ОГЛАВЛЕНИЕ.ВВЕДЕНИЕ.ГЛАВА 1.4АППАРАТЫЦИКЛОННОГОТИПА,ОСНОВНЫЕ«НЕХИМИЧЕСКИЕ» СПОСОБЫ ПЕНОГАШЕНИЯ.91.1. Область применения и основные конструкции гидроциклонов.91.2. Общая производительность гидроциклонов.131.3. Механический метод разрушения пен.151.4.
Физический способ разрушения пен.231.5. Другие способы разрушения пен.251.6. Комбинированные способы разрушения пен.281.7. Выводы по анализу литературных источников и постановка задачиисследования.ГЛАВА 2.33ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯРЕЖИМНЫХПАРАМЕТРОВПРЯМОТОЧНОГОРАБОТЫЦИЛИНДРИЧЕСКОГОГИДРОЦИКЛОНАНАПРОЦЕССПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ.342.1. Способы получения пены.342.2. Описания лабораторной установки.362.3. Определение поверхностного натяжения.402.4. Определение вязкости жидкости.432.5. Результаты экспериментов.46ГЛАВА 3.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕСМЕШЕНИЯОБОСНОВАНИЕПЕНООБРАЗУЮЩИХЦИЛИНДРИЧЕСКОМПРЯМОТОЧНОМВОЗМОЖНОСТИЖИДКОСТЕЙВГИДРОЦИКЛОНЕИУСЛОВИЯ ЕГО УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ.513.1. Дегазация газосодержащих жидкостей.513.2. Единичный пузырек пены на границе раздела фаз.533.3.
Основные методы определения диаметра пузырька газа, движущегося вовращающемся турбулентном потоке.5633.4. Смешение пенообразующих жидкостей в цилиндрическом прямоточномгидроциклоне.653.5. Сопоставление результатов, полученных по предложенной модели, инатурного эксперимента.ГЛАВА 4.79МЕТОДИКАПРЯМОТОЧНОГОРАСЧЕТАГИДРОЦИКЛОНАЦИЛИНДРИЧЕСКОГОДЛЯСМЕШЕНИЯПЕНООБРАЗУЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ В СЛУЧАЕ, КОГДА ПЕНАОБРАЗОВЫВАТЬСЯ НЕ БУДЕТ.83ЗАКЛЮЧЕНИЕ.93Список сокращений и условных обозначений.94Список литературы.97Приложения.1064ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.При смешении некоторых жидкостей, в результате химической реакцииобразуется пена (далее мы будем называть эти жидкости пенообразующими),которая может вызвать ряд негативных последствий, выражающихся вуменьшении полезного объема и увеличения загрязнения эксплуатируемогооборудования, так же это может привести к снижению производительностиаппарата [55].
Для того чтобы избавиться от пены прибегают к одному из двухосновных способов подавления пены: химический, «нехимический» [55]. Иногдаобращаются к другим, менее распространенным способам пеногашения:ультразвуковой, терморадиационный и др.Химический метод подавления пены заключается во введении в средуразличных химических веществ, данный метод может, как предотвращать процесспенообразования, так и разрушать уже образовавшуюся пену, но он имеетнегативныепоследствиявыражающиеся,какправило,внеобходимостидальнейшего выведения пеногасителя из состава раствора.
Подавление пены спомощьюспециальныхустройств(машиниаппаратов)называют«нехимическим». [55]Исследование и разработка «нехимических» способов предотвращенияпенообразования, является актуальным, так как не требует ввода в системыдополнительных веществ, влияющих на качество продукта и требующихдальнейшего переработки продукта, для удаления введенных веществ.Степень разработанности темы исследования.В конце 80-х годов на биохимическом заводе «Прогресс» в г. Степногорскбылипроведеныопытно-промышленныеиспытанияцилиндрическогопрямоточного гидроциклона в производстве биологических средств защитырастений.
В действующем производстве при подкислении культуральнойжидкости концентрированной серной кислотой в емкости образовывалась пена,5занимающая до ¾ ее объема. При смешении данных жидкостей в цилиндрическомпрямоточном гидроциклоне пена перестала образовываться. Положительныйэффектиспользованияцилиндрическогопрямоточногогидроциклонавпроизводстве не получил теоретического обоснования. [17]На сегодняшний день отсутствуют методики определения конструктивныхи режимных параметров устойчивой работы гидроциклонов.В связи с широким применением центробежных аппаратов в системах газ –жидкость, например в процессах флотации и дегазации, в значительной меребыли изучены процессы поведения пузырьков газа в объеме жидкости,находящейся в центробежном поле [3, 14; 15; 17; 18; 19; 20; 53], но поведениепузырька газа на границе раздела фаз газ – жидкость, в случае, когда вдольаппарата образуется воздушный столб, практически не изучено.Процессы гидроциклонирования, такие как сгущение и осветлениесуспензий, классификация твердых частиц по крупности, разделение эмульсийразделение эмульсий, дегазация газосодержащих жидкостей широко освещены внаучно-технической литературе.
Изучена также гидродинамика гидроциклоновразличных конструкций. [14; 17; 18; 19; 54; 59—101].Цели диссертационной работы:Целью работы является теоретически и экспериментально обосноватьвозможность применения цилиндрического прямоточного гидроциклона дляпредотвращения пенообразования при смешении пенообразующих жидкостей,разработать методику его расчета.Задачи работы:1. экспериментально подтвердить возможность предотвращения процессапенообразования в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне;2. разработать модель разрушения пузырька газа при его выходе на границураздела фаз в центробежном поле гидроциклона;63.
провести анализ влияния различных факторов на разрушение пузырька вцентробежном поле гидроциклона;4. провести сопоставление скоростных режимов работы экспериментальногогидроциклона, полученных теоретически, с результатами эксперимента;5. определение режимных параметров работы цилиндрического прямоточногогидроциклона, предотвращающего процесс пенообразования;6. разработатьметодикурасчетацилиндрическогопрямоточногогидроциклона для смешения пенообразующих жидкостей без образованияпены.Научную новизну представляют:1. модель разрушения пузырька газа, выходящего на границу раздела фаз газжидкость в центробежном поле;2.
результаты теоретического анализа влияния на разрушение пузырька вцентробежном поле ускоренного движения пузырька в радиальномнаправлении и силы Кориолиса. Учет ускорения пузырька в значительноймере влияет на точность определения режимов работы гидроциклона, асилой Кориолиса можно пренебречь;3. зависимость критического центробежного ускорения потока жидкости откоэффициентаповерхностногонатяженияивнутреннегодиаметргидроциклона, определяющая верхнюю границу устойчивой работыгидроциклона.Теоретическая и практическая значимость работы заключается вследующем:1.
Теоретически и экспериментально подтверждена возможность работыцилиндрическогопрямоточногогидроциклонакакаппарата,предотвращающего процесс пенообразования. Гидроциклон работает врежиме предотвращения пенообразования, если газо-жидкостной поток вкорпусе гидроциклона имеет центробежное ускорение в диапазоне:7, где σ — коэффициент поверхностногонатяжения, Н/м;— внутренний диаметр гидроциклона, м.2.
Предложена методика расчета геометрических и режимных параметровработы цилиндрического прямоточного гидроциклона для смешенияпенообразующих жидкостей без образования пены.3. Результаты работы будут использоваться в ООО «ГИПРОХИМ» и АО«НИУИФ». (см. приложение А).Методология и методы исследования.Экспериментальные и теоретические методы использованы для анализапредотвращенияпроцессапенообразованияцилиндрическогопрямоточногогидроциклона,вацентробежномтакжеприполепроведениилабораторных и стендовых испытаний. Общенаучные теоретические методыисследования основаны на базовых знаниях теории пенообразования, теориипроцессов гидроциклонирования и др.Положения, выносимые на защиту:1. результаты экспериментов, подтверждающие возможность предотвращенияпроцесса пенообразования в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне;2.
модель разрушения пузырька газа выходящего на границу раздела фаз газжидкость в центробежном поле;3. результаты сопоставления, предложенной модели разрушения пузырька газас экспериментом;4. методика расчета цилиндрического прямоточного гидроциклона длясмешения пенообразующих жидкостей.Степень достоверности и апробация результатов исследования.Достоверностьпредставленнойработыподтверждаетсярезультатов экспериментов с теоретическими расчетами.совпадением8По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 статьив научных журналах и изданиях, которые включены в перечень российскихрецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основныхнаучных результатов диссертаций.Структура и объем работы.Диссертационная работа изложена на 107 страницах и состоит из введения,4глав,выводов,приложений.библиографии,насчитывающей101наименование,и9ГЛАВА 1.
АППАРАТЫ ЦИКЛОННОГО ТИПА, ОСНОВНЫЕ«НЕХИМИЧЕСКИЕ» СПОСОБЫ ПЕНОГАШЕНИЯ.1.1. Область применения и основные конструкции гидроциклонов.Аппараты центробежного типа действия, как правило, применяются впроцессах: осветление и сгущение суспензий, классификация частиц покрупности, разделение эмульсий, дегазация газосодержащих жидкостей, причем вданном случае возможно совмещение процесса с разделением суспензии.Основными причинами, выгодно выделяющими гидроциклоны относительнодругих аппаратов центробежного принципа действия, являются простота ихконструкции, удобство в эксплуатации, отсутствие подвижных частей идополнительных источников энергопотребления (электроприводов) [14].На сегодняшний день, согласно различным источникам, имеется огромноеколичество конструктивных исполнений аппаратов циклонного принципадействия, причем как в единичном исполнении, так и в групповом, например, ввиде батарей [53].
По мере повышения требований к продукции, получаемой врезультате процессов разделения, появляются новые конструкции оборудованияциклонного принципа действия, позволяющие добиться необходимого результатадля каждого конкретного случая [14].Выбор конструкции аппаратов циклонного принципа действия на прямуюзависит от его назначения. Для осветления и сгущения суспензий, лучшеподходят цилиндроконические гидроциклоны (рис.
1.1.1). При разделенииэмульсий могут использоваться как цилиндроконические, так и цилиндрическиегидроциклоны (рис. 1.1.2), последние зарекомендовали себя лучше. В процессахдегазации, наиболее распространенное применение нашли цилиндроконические ицилиндрические гидроциклоны [14], в данных аппаратах дополнительноустанавливается газоотводящий патрубок.10Рисунок 1.1.1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
