CC BY
53
Выводы
Экспериментально установлено, что для проведения процесса разделения слоев в качестве реагента можно рекомендовать использовать 30% азотную кислоту при температуре 30...40 °С.
Уменьшение концентрации азотной кислоты в растворе увеличивает время разделения слоёв, а увеличение температуры раствора способствует интенсификации процесса разделения.
Сравнение результатов разделения слоев многослойной упаковки с применением уксусной и азотной кислот показало, что для проведения процесса возможно применение слабой азотной кислоты (концентрация 30%, температура 30.40 °С) вместо рекомендованной ранее концентрированной уксусной кислоты (концентрация 80.90%, температура 60.90 °С
[5]).
При использовании азотной кислоты в качестве реагента для обработки многослойных отходов образуется жидкий товарный продукт нитрат алюминия.
Замена реагента позволит упростить технологию разделения слоев отходов и удешевить производство в целом.
Литература
1. http://www.ladmm.ru
2. http://www.upakovano.ru/articles/365616
3. Садао Нисибори (JP) Патент РФ № 2158182 «Способ и устройство для утилизации слоистой пленки».
4. Николайкина Н.Е., Гонопольский А.А. Рециклинг слоистых алюминированных материалов // Экология и промышленность России. - № 7, 2010.
5. Гонопольский А.А. Комплексная утилизация отходов многослойных упаковочных материалов: Автореф. ... дисс. ... канд. тех. наук. - Москва, 2011.
Использование потенциала отрицательных температур окружающего воздуха в холодоаккумуляционных установках
Д.т.н. проф. Маринюк Б.Т., асп. Серенов И.И., асп. Угольникова М.А.
Университет машиностроения 89639253405, [email protected]
Аннотация. В статье рассмотрена возможность применения потенциала отрицательных температур для получения холодоаккумуляционной массы льда. Предложена конструктивная схема водоледяных градирен, а также проведены опыты по определению динамики замораживания сферических капель воды.
Ключевые слова: водоледяная градирня, холодоаккумуляционная масса льда, хладоресурс окружающей среды, интенсификация, сферический слой, теплообмен.
В связи с развитием геологоразведочных работ на слабых грунтах в труднодоступных северных районах страны, начиная с 60-х годов прошлого века не прекращается поиск путей снижения затрат на их выполнение. Ряд ученых гляциологов и географов выдвинули предложения по использованию природного холода для возведения ледяных массивов большой толщины 3 - 5 м методом послойного намораживания распыляемых капель воды из форсунок. В зимнее время в таких регионах можно рассчитывать на температуры воздуха -25 °С ^ -40 °С. При таких температурах процесс замораживания капли идет достаточно интенсивно и в самые короткие временные промежутки. Одним из зачинателей такой технологии был проф. Савельев Б.А. с учениками. В настоящее время это проф. А.В. Сосновский и др.
Рисунок 1. Водоледяная градирня с вынужденным протоком воздуха: 1 - форсунки;
2 - наклонная сетка; 3,7 - окно; 4 - двигатель; 5 - осевой вентилятор; 6 - сборник замороженных капель; 8 - сборник для воды
В ряде отраслей применения искусственного холода с большими потребителями, такими как пищевая промышленность, сельское хозяйство, хладоресурс окружающей среды практически не используется, тогда как в Центральной России в ночные часы зимнего сезона можно рассчитывать на температуры воздуха -12 °С -^-17 °С, что существенно увеличивает временной интервал замерзания капель воды по изложенной выше технологии получения сферических гранул льда по сравнению с условиями северных регионов, поэтому требуется возведение башен высотой 30 - 40 м, влечет дополнительные капитальные затраты и делает использование природного ресурса холода менее выгодным.
При малых потенциалах низких температур требуется интенсификация теплоотдачи от воздуха, что можно осуществить как минимум в двух вариантах устройств. Согласно первому, водоледяная градирня (рисунок 1) может иметь традиционную схему капельной градирни с закрытым корпусом высотой 10 - 15 м и вынужденным протоком воздуха, забираемого через нижнее входное окно. Вода подается в режиме дождевания из распределителя, размещенного в верхней части градирни. Замороженные капли воды выводятся из пространства корпуса градирни по наклонной сетке в бункер, а капли воды проходят сетку и накапливаются в сборнике. Процесс получения гранул идет непрерывно [3].
В конструкции устройства по второму варианту (рисунок 2) высота башни намного меньше, и замораживание капель производится в режиме витания капель в объеме, образуемом цилиндрическим корпусом и двумя ограничительными сетками. По окончании процесса замерзания капель подача воздуха и воды прекращается и производится выгрузка ледяных гранул, далее процесс повторяется [3].
В дальнейшем этот водный лед в форме сферических гранул можно использовать как холодоаккумуляционную массу в установках охлаждения, транспортировки и хранения рыбы и морепродуктов. Кроме того, холодоаккумуляционную массу льда можно использовать для охлаждения воды до околонулевой температуры, пропуская ее через пористый массив сферических гранул, соединенных друг с другом механизмом диффузии при контакте.
Рисунок 2 Водоледяная градирня в режиме витания капель в объеме: 1 - форсунки; 2 - наклонная сетка; 3,7 - окно; 4 - двигатель; 5 - осевой вентилятор; 6 - сборник замороженных капель
С целью нахождения рациональных режимов замораживания капель воды при заданной температуре воздуха было организовано комплексное исследование, включающее составление аналитической модели и проведение опытов по замораживанию капель воды.
I Лёд
Рисунок 3. Схема термического взаимодействия сферической капли воды, находящейся в охлаждающей среде с отрицательной температурой
Результатом анализа процесса является рабочее уравнение (1), определяющее динамику
замораживания капли в холодном воздухе:
LT AR
V Rh2 + R3 ö
t = ■
v 3 2 6 0 T - T
ф пов
(1)
где L - теплота замерзания воды, L=334 кДж/кг; р - плотность льда, р=920 кг/м ; R - радиус капли, м;
П - координату фронта фазового превращения, м;
Тф - температура фазового перехода вода - лед, Тф=273 К;
X - коэффициент теплопроводности, Х=2,3 Вт/(мК);
т - время замерзания заданного слоя заморозки, ^
а - коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(м °С);
Тпов- температура поверхности капли, К.
Опыты проводились на стенде, изображённом на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема опытного стенда: 1 - компрессорно-конденсаторный агрегат;
2 - вентилятор; 3 - шелковая нить; 4 - модель сферической капли
В ходе опытов температуру холодного воздуха в камере поддерживали с помощью компрессорно-конденсаторного агрегата, работающего на хладагенте R22. Рабочее пространство камеры объемом 8 м снабжено подвесным воздухоохладителем. Модель сферической капли со средним диаметром 08 мм размещалась перед фронтальной плоскостью батареи воздухоохладителя на расстоянии 80-120 мм. Образец подвешивали на малотеплопроводной нити из шелка. Предварительно модель охлаждали в бытовом холодильнике до околонулевой температуры.
Результаты опытов представлены на рисунке 5 в виде отдельных точек, расчеты по формуле (1) - в виде сплошных линий.
Как видно из графика, при толщине слоев замерзания воды менее 0,5R капли, сходимость расчетных и опытных величин глубины промерзания модельного образца может быть оценена как удовлетворительная.
В поле графика нанесены данные по замораживанию капель воды в условиях нахождения их в среде холодного воздуха, полученные проф. А.В. Сосновским [2]:
2,64 -108 R
8 г>2
t = -
Т — Т +
Тф Тв ^
2,3(4,8 - 10ъ fC в)
36,3
N
с Х3\ 1 — ^Г
R
(2)
где Я - радиус капли, м;
X - радиус фронта кристаллизации, м;
Тф - температура плавления льда, Тф = 273 К;
Тв - температура, подаваемая воздухоохладителем, К; / - относительная влажность воздуха; Св - плотность насыщенного водяного пара; т - время замерзания заданного слоя заморозки, с; Ши - число Нуссельта, Ши = 2 + 0,6Рг05 Яе05.
150 Время, с
Рисунок 5. Зависимость относительной толщины (X/R ) промерзания капли от
времени (t): 1 - уравнение (1); 2 - уравнение проф. А.В. Сосновского; R=0,07 м;
ТВ =250 К
Заметно значительное отклонение полученных нами значений показателей замораживания от результатов, рассчитанных по формуле проф. А.В. Сосновского.
Обратим внимание на то, что при стремлении ae ® ¥ приведенная расчетная формула примет вид зависимости, полученной исследователем Ковнером.
Выводы
1. Расчетное уравнение, приведенное в рамках данной работы, предсказывает толщину промораживаемого слоя в сферической капле с точностью до 15%.
2. Определяющими параметрами для замораживания слоя капли толщиной R — h, будет коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности капли a, коэффициент теплопроводности льда и температура холодного воздуха.
3. Представленное обобщение дает описание только ограниченного по толщине слоя водного льда в капле, поэтому требуются дальнейшие исследования расширения возможности представленной формулы.
Серия «Химическое машиностроение и инженерная экология» Литература
1. Генералов М.Б. Криохимическая нанотехнология: Учеб. пособие для вузов. -М: Академкнига, 2006. С. 118.
2. Сосновский А.В. Замерзание капель искусственного дождя. В кн.: Материалы гляциологических исследований. Хроника, обсуждения. Вып. 38. -М., 1980, с.73-79.
3. Маринюк Б.Т., Серенов И.И. Анализ и обоснование использования потенциала отрицательных температур окружающего воздуха в холодоаккумуляционных установках. //Сборник тезисов к конференции «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур» 10 - 12 декабря 2013 г. С. 80-81.
Очистка сточных вод от окраски кузовов автомобильного завода
Чл.-корр. РАН д.т.н. проф. Систер В.Г., к.б.н. доц. Миташова Н.И., Рогачева В.В.,
*
Башкатова И.А.
Университет машиностроения 8 (495) 761-72-71, [email protected] 8 (903) 141-98-90, [email protected] 8 (916) 445-42-80 ООО«НИК» 8 (495) 623-58-77, [email protected]
Аннотация. В статье рассмотрена возможность локальной и глубокой очистки сточных вод автозавода при окраске кузовов автомобилей. Выполнены экспериментальные исследования с использованием коагулянтов, выделенных из отходов; сорбционных методов (фильтрованием через гидроантрацит и известь порт-ландит).
Ключевые слова: автозавод, сточная вода, коагулянты, физико-химический анализ, ПДК, динамическая сорбция.
Технологическая линия очистки сточных вод автомобильного завода включает в себя очистку сточных вод всего спектра производственных цехов предприятия (в т.ч. цехов российско-французского производства) [1]. В общей линии очистки используется полимерный коагулянт РЗ-croni 810, закупаемый за рубежом.
В результате проверки качества локальной очистки на линии стоков завода (16 м /ч), установлено, что содержание нефтепродуктов, тяжелых металлов, ПАВ и других токсичных загрязнений превышает установленные нормативы.
В общую линию очистки сточной воды завода поступают загрязненные стоки, в т.ч. от окраски кузовов, что увеличивает исходную загрязненность воды. В связи с этим целью нашей работы было изучение способов очистки сточной воды от окраски кузовов физико-химическими методами, в частности методами коагуляции, флокуляции, электрокоагуляции и сорбции.
Нами был проведен физико-химический анализ воды, отходящей после окрашивания кузовов автомобилей из гидрозавесы, после предварительного добавления полимерного коагулянта. Были исследованы различные методы доочистки сточной воды и выбран наиболее эффективный, позволяющий повторно использовать в производстве очищенную воду. Цех окраски кузовов
Покраска автомобиля - сложный технологический процесс, который включает в себя шпаклевание, грунтование, ремонт, антикоррозийную обработку кузова и всех его деталей и множество других работ, которые предполагает кузовной ремонт [2]. Прежде чем приступить к окраске, следует приобрести материалы и оборудование. Около 90% трудовых затрат приходится на подготовительные работы и только 10% - на окраску и сушку.
