101 "Екологія"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/52149
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище від пилових викидів хімічних та переробних виробництв(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Брянкін, Сергій СерафимовичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії (PhD) з галузі знань 10 Природничі науки, за спеціальністю 101 Екологія. ‒ Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертаційна робота присвячена питанням екологічної безпеки атмосферного повітря на основі вдосконалення методологічного підходу до розробки комплексного очищення від пилу на виході з пилоочисної системи завдяки запропонованої структури пило-газових систем. Дослідження і теоретичне обґрунтування процесу розподілу фаз в структурних очисних підсистемах є актуальною науково-прикладною задачею, вирішення якої дозволить покращити екологічну безпеку в умовах техногенного пилового забруднення атмосферного повітря. Мета наукового дослідження полягає у досягненні комплексного ефекту ступеню очищення від пилу на виході з пилоочисної системи, на основі розробки структури комбінованих систем сухої очистки пилу, підвищення екологічної безпеки в наслідок зменшення мікропилових частинок у викидах. Для досягнення поставленої мети розроблено і обґрунтовано конструкцію пиловловлюючих систем нового типу, що поєднують принципи дії відцентрових і жалюзійно-вихрових апаратів, гетерогенних реакторів для системи газ-тверде тіло з двома потоками, які знаходяться в циклонах різного типу, з камерами попереднього зштовхування газопилових потоків. Надані принципи удосконалення пилоочисних систем, що використовуються в якості основного апарату вихрової камери. Створено фізичні моделі комбінованих систем пиловловлення для заданих початкових умов. На основі теоретичних положень стосовно розподілу фаз частинок у пиловловлювачах і експериментальних даних обґрунтовано працездатність запропонованих комбінованих систем. Доведено доцільність додаткового введення в підсистему інженерно-технічного управління для зменшення техногенної небезпеки процесу сухого очищення, додаткові заходи зі зміни фазового розподілу часток пилу при очищенні. За результатами експериментальних досліджень процесу сухого очищення газопилового потоку за відповідною фізичною моделлю встановлені механізми розділення фаз і параметри, які пов’язані з коагуляцією часток пилу, деструкції газових домішок, що дозволяє отримати синергетичний ефект у результаті очищення газопилового потоку від пилу. На основі висновків із аналізу науково-практичних робіт з розробки пиловловлюючих систем визначено, що більш перспективним напрямом для підвищення ступеня очищення газодисперсних потоків при подачі газодисперсної системи у відцентровий апарат є створення гідродинамічних умов, які б забезпечували агломерацію дрібних частинок, розміром менше 10 мкм. Для створення таких умов необхідно, щоб конструкція пиловловлювача (системи) крім зони традиційно відцентрових апаратів включала попередню зону, в якій спостерігається інтенсивний вихровий потік, наявне інтенсивне зштовхування частинок пилу. Таким чином, необхідним і доцільним є створення удосконалених конструкцій пилоочисних систем комбінованої дії. Попередній аналіз теоретичного матеріалу з очищення від пилу показав, що існує залежність отримання екологічного ефекту від очищення за рахунок зміни величини та напрямку осередненої швидкості потоку. Відповідно до величини швидкості переміщення газової суміші виникають мікроінерційні сили, які викликають маломасштабні перпендикулярні до стінок сепаратора вихори високої інтенсивності. Зменшення величини їх пульсацій і прискорення забезпечує рух рідкої фракції вздовж стінок сепаратора. Доведено, що частота пульсацій і параметри механізму сепарації при течії в апараті мілкодисперсних частинок залежать від розподілу швидкостей потоку 0 w в координатах WX, WY, WZ. Базуючись на відомих положеннях теорії агломерації при зштовхуванні частинок пилу доведено, що зазначені вище критерії і умови змін швидкості дисипації турбулентної енергії забезпечуватимуть інтенсивний процес агрегування частинок пилу. Доведено, що комбінований ефект очищення у разі перебігу процесу деструкції токсичних газових домішок і зниженні у такому разі забрудненості пилом викидів досягається завдяки дотриманню відповідних температурних умов паралельно з процесами сепарації. Розроблена і запропонована для теоретичного обґрунтування ефективності роботи пиловловлюючого обладнання модель течії газодисперсної системи у вихровій трубі за умови перебігу автомодельного процесу; стаціонарного тепло- і масоперенесення, осесиметричної течії вихрового потоку. Розв’язана система рівнянь, що описує течію газодисперсного потоку у вихровій трубі. Запропоновані рівняння, які визначають компоненти швидкості течії після завихрювача і вздовж труби, характер руху аерозолю у пограничному шарі та руху дисперсної фази у трубі після зони завихрювача. Доведено, що незалежно від фракційного складу пилу при підвищенні температури до 1100 оС ступінь сепарації частинок пилу розміром більше 5 мкм зменшується на 10–15%, а відсоток частинок менше 5 мкм в інтервалі температур 600–1100 °С зростає на 20–25%. Установлено, що останній ефект для частинок менше 5 мкм пов’язаний з виникненням сил термофореза. Ці визначені умови перебігу очищення є основою для розробки запропонованих технологічних рішень щодо суттєвого підвищення екологічного ефекту при сепараційному очищенні вихідних газів від пилу. Сформульовані основи для масштабування реакторів від лабораторного зразка до промислового реактора для збереження досягнутої екологічної ефективності запропонованих заходів очищення відповідно до математичної моделі, за якою визначається розподіл частинок пилу і час їх перебування в певних зонах на основі опису Марковських дискретних процесів. З метою підвищення екологічної ефективності сепарації та зниження гідравлічного опору в запропонованих схемах комбінованого принципу систем сухого газоочищення розроблені науково-обґрунтовані практичні рекомендації до проектування та інженерних методик розрахунку конструктивних параметрів для удосконалення комбінованих сепараційних систем.