Исследование мелкокапельных технологий для снижения концентрации витающих пылевых частиц в атмосфере

Содержание

Во всем диапазоне давлений наблюдалась работа распылителя

На мелкость распыла существенное влияние оказывают ширина щели и уровень давлений.

Чем меньше щель и выше давление, тем меньше капля.

При ширине щели 0,2 мм и давления 7,5кгс/см средний диаметр капли составлял около 200мм.

При проведении испытаний щелевого распылителя, когда жидкость предварительно насыщалась газом было замечено следующее:

 Во всех случаях давления воды и воздуха отличались не значительно(0,1кгс/см 2);

 Наблюдалось уменьшение угла факела раньше, в сравнении с испытанием на воде;

 отмечалось существенное давление среднего диаметра капель жидкости(напр. При ρжидк=ρвозд=7,5кг/мм, dк=75мм)

 Щелевые распылители чрезвычайно удобны для создания завес из мелкодисперсных капель жидкости.

При проведении испытаний, давление жидкости изменялось в диапозоне от 4кгс/см2 до 8кгс/см2.

Расход воздуха через вентилятор=1кг/с

Генератор устанавливался под. углом углом к горизонту= 30-40º

Обсуждение предварительных результатов испытаний позволило отметить следующее:

 вблизи выходного сечения вентиляторане наблюдалосьвыподения капель на землю;

 дальность подачи капель воды составляло 15-20 м;

 установка, вместо каллектора, двухфазного струйно-центробежного роспылителя позволило при давлении воды и воздуха-8кгс/см обеспечитьdк=75мм, при сохранении дальности 15-20м.

Такие генераторы мелкодисперсных частиц жидкости особенно хороши для пылеподавления при больших объемах погрузочно-разгрузочных работ.

Выдержка из текста

Актуальность темы. Выделение дисперсных частиц (пыли) в окружающую природную среду всегда сопровождаются, какими либо изменениями не только в природном мире, но и также негативно воздействует на человека. Во всем мире распространены профессиональные заболевания, возникающие под действием пыли.

Работа по разгрузке, погрузке, хранению и перемещению угля обуславливает образование отложение угольной пыли. Угольная пыль в местах ее образования и ссыпания из отложений может создавать с воздухом пылевоздушные смеси. Мелкодисперсные пылевоздушные смеси, в случае превышения нижнего концентрационного предела взрывчатости и появления источника воспламенения, могут при вести к хлопкам и взрывам. Частицы размером менее 10 мкм оседают медленно и вместе с вдыхаемым воздухом попадают на слизистую оболочку дыхательных путей и частично оседают там. А частицы размером от 2 мкм до 5 мкм попадают в легкие, где и накапливаются, приводя их к поражению.

Орошение – наиболее простой и в то же время эффективный метод борьбы со взвешенной пылью, образующейся при погрузке и разгрузке сыпучих материалов. При обеспыливающем орошении происходит улавливание и осаждение взвешенной пыли водяными каплями, образуемыми и доставляемыми в зону запыления той или иной системой диспергирования. Эффективность пылеподавления зависит от удельного расхода воды, дисперсности капель, скорости относительного движения пылевых частиц и капель и равномерности орошения пылевого облака.

Опыт обеспечения экологической безопасности методом пылеподавления оросительными системами показывает необходимость углубленного исследования процессов образования диспергированной воды, доставки к пылевому облаку и ее дальнейшего осаждения с целью организации необходимой пространственной структуры водного аэрозоля и выработки на этой основе эффективных конструктивных решений.

Цели и задачи исследования. Целью работы является обеспечение экологически безопасного уровня загрязнения атмосферного воздуха при погрузке и разгрузке сыпучих материалов, которые пилят. Для достижения этой цели были выполнены:

 анализ существующих систем подавления угольной пыли;

 теоретическое описание процесса образования мелких капель;

 испытание двухфазного щелевого распылителя;

 исследование возможности и генератора мощного мелкодисперсного воздушно-водяного потока.

Объект исследования. Объект исследования является процессы формирования, доставки и распределения взвешенных водных частиц при управлении экологической безопасностью в зонах загрязнения атмосферного воздуха при погрузочных и разгрузочных работах.

Предмет исследования. Предмет исследования – параметры транспортировки и формирования мелкокапельных зон при управлении экологической безопасностью в местах пылевого загрязнения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в магистерской работе использован комплексный метод исследований. Теоретические исследования базируется на использовании системного анализа, результатов работ в области экологической безопасности, изучения литературных источников. В работе использовали известные методики расчетов одно- и двухфазных распылительных устройств

(….). по этим методикам были произведены одиночные расчеты щелевого двухфазного и струйно-центробежного газожидкостного распылителей , то есть определены их основные геометрические параметры. Экспериментальные исследования выполнены с использованием физической модели генератора воздушно-капельного потока. Экспериментальная часть работы включала в себя :

— изготовление опытных образцов щелевого распылителя;

— двухфазного струйного центробежного распылителя;

— генератора мощного мелкодисперсного воздушно-водяного потока

Экспериментальные исследования проводились на кафедрах 106 и 205 Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ» по стандартным методикам.

Научная новизна полученных результатов. автором работы сделаны следующие предположения, обладающие научной новизной:

 применить двухфазные щелевые распылители для создания эффективных водяных завес (например, при погрузочно-разгрузочных работ, работа на железнодорожном транспорте);

 Использовать в качестве диспергатора потока жидкости (воды) в генератора водо-воздушного потока струйно-центробежный двухфазный распылитель (например, при перегрузке сыпучих материалов, находящихся в штабеле).

Практическая значимость полученных результатов.

Описание в работе распылительные устройства позволяют решать целый практически важных задач по защите окружающей среды (пылеподавление в карьерах, погрузочные работы в портах, на железнодорожном транспорте, металлургическом производстве.

Личный вклад. Формулировка темы, цели и постановка задач, а также обсуждение научных результатов выполнено вместе с научным руководителем.

Список использованной литературы

1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука, 1978. – 736 с.\

2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машгиз, 1963. 696 с.

3. Доманский И.В. Насосы и компрессоры: Учеб.ное пособие. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1984. 59 с.

4. Механические вакуумные насосы / Е.С. Фролов, И.В. Автономова, В.И. Васильев и др. М.: Машиностроение, 1989. 288 с.

5. Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.

6. Насосы АЭС: Справочное пособие / П.Н. Пак, А.Я. Белоусов, А.И. Тимшин и др.; Под общ. ред. П.Н. Пака. М.: Энергоатомиздат, 1989. 328 с.

7. Поляков В.В., Скворцов Л.С. Насосы и вентиляторы: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1990. 336 с.

8. Рахмилевич З.З. Насосы в химической промышленности: Справочн. изд. М.: Химия, 1990. 240 с.

9. Страхович К.И., Френкель М.И., Кондряков И.К., Рис В.Ф. Компрессорные машины. М.: ГИТЛ, 1961. 600 с.

10. Черкасский В.М. Насосы, компрессоры, вентиляторы: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1984. 416 с.

11. Справочная книга для инженеров, архитекторов, механиков и студентов. М.;- Л.: ГНТИ, 1931. Т. 2. 1481 с.

12. Белевич А.И. Методические указания по расчету и проектированию пароструйных эжекторов конденсационных установок паровых турбин ТЭС и АЭС. М.: ВТИ, 1984.

13. Булычев Г.А. Применение эжектирования при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1989. 116 с.

14. Теплотехнический справочник. М.; -Л.: ГЭИ, 1958. Т. 2. 672 с.

15. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты.

3-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.

16. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты.

2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1970. 288 с.

17. Шаманов Н.П., Дядик А.Н., Лабинский А.Ю. Двухфазные струйные аппараты. Л.: Судостроение, 1989. 240 с.

18. Дубровин Е.Р., Дубровин И.Р., Некрасов В.А. Опыт термической утилизации нефтесодержащих вод на кораблях // Морской сборник. 1994. № 12. С. 70–72.

19. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1988. 256 с.

20. Юфин А.П. Гидромеханизация: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1965. 466 с.

21. Джвашейшвили А.Г. Гидротранспортные системы горнообогатительных комбинатов. М.: Недра, 1973. 352 с.

22. Донец К.Г. Гидроприводные струйные компрессорные установки. М.: Недра, 1990. 174 с.

23. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983. 263 с.

24. Успенский В.А. Пневматический транспорт. Свердловск: Металлургиздат, 1959. 232 с.

25. Смолдырев А.Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии. М.: Металлургия, 1985. 280 с.

26. Пневмотранспортное Лабораторное оборудование: Справочник / Под общ. ред. М.П. Калинушкина. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1986. 286 с.

27. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. Вибрационно-пневматическое транспортирование сыпучих материалов. Киев: Наукова думка, 1989. 248 с.

28. Дребница А.В., Гагауз Ф.Г. Малогабаритный щелевой пневматический эжектор // Шахтное строительство. 1971. № 11. С. 14–15.

29. Ганич Г.А., Неймарк Р.В. Экспериментальное исследование эжекторного увеличителя тяги с кольцевым подводом эжектирующего газа // Тр. ЦАГИ. 1978. Вып. 1958.

30. Башкатов В.А., Орлов П.П., Федосов М.И. Гидрореактивные пропульсивные установки. Л.: Судостроение, 1977. 296 с.

31. РТМ по проектированию пневматического транспорта и складов силосного хранения полимеров в производствах по переработке пластических масс. Ростов-на-Дону, 1990. 120 с.

32. Мазуров Д.Я. Теплотехническое Лабораторное оборудование заводов вяжущих материалов. М.: Стройиздат, 1982. 288 с.

33. Холпанов Л.П., Запорожец Е.П., Зиберт Г.К., Кашицкий Ю.А. Математическое моделирование нелинейных термогидрогазодинамических процессов в многокомпонентных струйных течениях. М.: Наука, 1998. 320 с.

34. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 11II. М.: Наука, 1987. 360 с.

35. Семеновский Ю.В. Исследование процессов тепло- и массообмена при распыливании жидкости в воздушной колонне // Водоснабж.ение и сан. техника. 1980. № 10. С. 8–10.

36. Семеновский Ю.Г., Акульшин В.А., Пыжиков В.С. Эжекционная система аэрации в установках для очистки сточных вод // Водоснабж.ение и сан. техника. 1980. № 7. С. 4–6.

37. Галустов В.С. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М.: Энергоатомиздат, 1989. 240 с.

38. Трубаев В.И. Гидродинамика в жидкостно-газовых инжекторах с компактными и диспергированными струями жидкости: Автореф. дис. канд. техн. наук. СПб.: СПбГТИ(ТУ). 2000.. 20 с.

39. Вентиляторы: Каталог-справочник. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1977. 90 с.

40. Вентиляторы: Отраслевой каталог 20-89–10. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989. 165 с.

41. Галимзянов Ф.Г. Вентиляторы: Атлас конструкций. М.: Машиностроение, 1968. 167 с.

42. Сидоров М.Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам. М.: Машгиз, 1962. 260 с.

43. Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы: Справочник. М.: Машиностроение, 1980. 175 с.

44. Степанов А.И. Центробежные и осевые компрессоры, воздуходувки и вентиляторы. М.: Машгиз, 1960. 347 с.

45. Центробежные вентиляторы / Т.С. Соломахова и др. М.: Машиностроение, 1975. 405 с.

46. Байбаков О.В. Вихревые гидравлические машины. М.: Машиностроение, 1981. 197 с.

47. Берлин М.А. Ремонт и эксплуатация насосов нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1970. 280 с.

48. ГОСТ 17398–72. Насосы. Термины и определения. Изд. стандартов, 1972. 36 с.

49. Динамические насосы для сточных жидкостей: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1986.

50. Дозировочные насосы и агрегаты: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

51. Кириллов И.И. Теория турбомашин. М.: Машиностроение, 1972. 536 с.

52. Компрессорные машины. : Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987. 192 с.

53. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. М.: Машиностроение, 1966. 364 с.

54. Лопастные и роторные насосы. : Каталог. М.:

ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

55. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. М.: Машиностроение, 1977. 288 с.

56. Насосный справочник на освоенное и серийно выпускаемое насосное Лабораторное оборудование. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.

57. Насосы осевые типа О, ОП и центробежные вертикальные типа В:. Каталог-справочник. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1970. 52 с.

58. Насосы центробежные и осевые: Справочник. М.: Минводхоз СССР, ЦБНТИ, 1972.

59. Нефтяные центробежные насосы. : Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980.

60. Осевые вертикальные насосы (типов ОВ и ОПВ). М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.

61. Отраслевые каталоги на насосное Лабораторное оборудование. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987.

62. Подобуев Ю.С., Селезнев К.П. Теория и расчет центробежных и осевых компрессоров. М.:

Машгиз, 1957. 320 с.

63. Поршневые компрессоры / С.Е. Захаренко и др. М.: Машгиз, 1961. 454 с.

64. Поршневые химические насосы. : Каталог-справочник. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1967.

65. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М.: Машгиз, 1960. 683 с.

66. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. М.,; Л.: Машиностроение, 1964. 336 с.

67. Робожев А.В. Насосы для атомных электрических станций. М.: Энергия, 1979. 135 с.

68. Синев Н.М., Удовиченко П.М. Бессальниковые водяные насосы. М.: Атомиздат, 1972. 495 с.

69. Скважинные насосные установки для воды: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977.

70. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. М.: Машгиз, 1960. 320 с.

71. Ушаков К.А., Брусиловский И.В., Бушель А.Р. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций. М.: Госгортехиздат, 1960. 422 с.

72. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. М.: Машиностроение, 1969. 743 с.

73. Центробежные герметичные электронасосы: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

74. Центробежные горизонтальные и вертикальные химические насосы с проточной частью из металла: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1981.

75. Центробежные грунтовые и фекальные насосы: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1971.

76. Центробежные консольные насосы общего назначения типов К и КМ для воды. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977.

77. Центробежные консольные насосы с осевым входом для воды типов К и КМ: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.

78. Центробежные консольные насосы унифицированного ряда: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.

79. Центробежные насосы двустороннего входа (Д): Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.

80. Центробежные насосы типа АХ: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1976.

81. Центробежные насосы типа ТХ: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.

82. Центробежные насосы типа Х: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974.

83. Центробежные насосы типа ХО: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977.

84. Центробежные насосы типа ЦНС: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975.

85. Центробежные погружные химические насосы: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984.

86. Центробежные химические насосы из титана: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975.

87. Центробежные электронасосы для загрязненных вод (ГНОМ): Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974.

88. Шерстюк А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Высшая школа, 1972. 342 с.

89. Яременко О.В. Испытания насосов. М.: Машиностроение, 1976. 223 с.

90. Журнал «Безопасность труда в промышленности» №6 за 2011 г. www.safety.ru

90. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука, 1978. – 736 с.

91. Кроу. Численные модели течений газа с небольшим содержанием частиц // Тр. америк. общ. инж.-механ. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. – 1982. – Т. 104, № 3. – С. 114–122.

92. Костюк В.Е. К выбору аппроксимирующего выражения для коэффициента аэродинамического сопротивления капли // Науч.-метод. материалы по теории авиационных двигателей: Сб. науч. тр. – Харьков: ХВВАИУ, 1988. – Вып. 6. – С. 13-21.

93. Френкель Н.З. Гидравлика

94. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник/ Под общ. ред. В.А.Григорьева.- М.: Энергоатомиздат, 1988.- 560 с.

95. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. /Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М.: Машиностроение, 1985.- 456 с.

96. Аржаников Н.С., Садекова Г.С. Аэродинамика больших скоростей. М.: Высшая школа, 1965.

97. Фонтанные насадки. — Режим доступа: www/ URL: http://www.masterfontan.ru/articles/files/f_nasadki.doc.- Загл. с экрана.

98. Шурыгин А.П. Расчет форсунок для распыливания жидкостей. М.: МЭИ, 1972.

99. Стволы пожарные. Пожарные ручные стволы PC-50 и PC-70. ВладПожПромКомплект. 2008. — Режим доступа: www/ URL: http://vppk.kovrov.ru/krani_pog.htm .- Загл. с экрана

100. М.Е. Дейч Г.А. Филиппов Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981.

101. Сверхзвуковой струйно-форсуночный аппарат (СФА). НПО Энергомашавтоматика, Москва, 2006.- Режим доступа: www/ URL:

102. http://npoema.ru/texts/5 — Загл. с экрана.

103. Соколов Е.Я.,Зингер Н.М. Струйные аппараты. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 352 с.

104. М.Е. Дейч Г.А. Филиппов Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981.- 384 c.

105. Ципенко А.В. Численное исследование дальнобойности газожидкостных струй дисперсной системы пожаротушения. Научный вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность, № 15, 1999, с. 73-74.

106. Стернин Л.Е., Шрайбер А.А. Многофазные течения газа с частицами. — М.: Машиностроение, 1994. — 320 с

107. Ципенко А.В. Численное исследование дальнобойности газожидкостных струй дисперсной системы пожаротушения. // Научный вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность, № 15, 1999, М., МГТУГА, с. 73-74.

108. Ципенко А.В. Математическая модель дисперсного неравновесного потока с большой долей жидкости в сопле с учетом пленки, столкновений и аэродинамического дробления капель. / НИИ НТ при МАИ, -М., 2004, -46 с.: ил. –Библиогр.: 35 назв. – Рус. –Деп. в ВИНИТИ 09.11.2004, № 1744-В2004.

109. Нигматулин Р.И. Основы механики и энергичных сред. – М: Наука 1978.

110. Андерсон Д., Таннехилл Дж, Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен – М: Мир, 1990 Т.1.384с

111. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. Вычислительный эксперимент. – М.: Наука, 1982, -392 с.

112. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. –М.: «Мир», 1970, 440 с.

113. Шрайбер А.А., Гавин Л.Б., Наумов В.А и др. Турбулентные течения газовзвеси. Киев. Наукова Думка, 1978.

114. Борисенко А.И., Селиванов В.Г., Фролов С.Д. Расчёт и экспериментальное исследование газожидкостного сопла при значительном содержании жидкости в газе. В кн. Вопросы газотермодинамики энергоустановок. Тематический сборник научных трудов ХАИ. //Х.1974. С.83-93

115. Селиванов В.Г., Сопленков К.И., Фролов С.Д. О течении газожидкостной среды в соплах заданной геометрии. //Вопросы газотермодинамики энергоустановок. Тематический сборник научных трудов. Вып. 2, Харьков, 1975, ХАИ, с. 19-27.