Гидродинамика и сепарация в гидроциклонах с аэрационной камерой

• Автор: Суханов, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Дзержинск
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения 4 ,

Введение .

Глава 1. Предпосылки использования аэраиионною эффекта для расширения

эксплуатационных возможностей гидроциклонов

1.1. Общая характеристика аэрациониого эффекта

1.2. Конструкции газожидкостных аппаратов гидроциклонного тина

1.2 Л. Вихревые барботажные камеры .

1.2.2. Циклонные аэраторы

1.2.3. Гидроциклоны для разделения газоеодержаших жидкостей .

1.2.4. Гидроциклоиыфлотаторы

1.3. Закономерности гидродинамики закрученных газожидкостных потоков
1.4. Закономерности флотации в гидроциклонах
1.5. Выводы и постановка задач исследования .
Глава 2. Математическое моделирование эжекциоипого переноса газа в гндропи
клонах с аэрационной камерой
2.1. Гидродинамика воздушного столба
2.2. Эжскциоиные характеристики воздушного столба .
2.2.1. Относительный расход газа .
2.2.2. Степень разрежения
2.3. Гидродинамика аэрационной камеры .
2.4. Выводы .
Глава 3. Экспериментальное исследование режимных парамет ров гидроциклонов
с аэрационной камерон .
3.1. Экспериментальная установка и методика эксперимента
3.2. Параметры воздушного столба
3.2.1. Геометрические параметры
3.2.2. Эжекционные характеристики
3.3. Параметры барботажного слоя .
3.3.1. Гидродинамические режимы и структура барботажного слоя .
3.3.2. Размеры пузырей .
3.4. Расходные характеристики гидроциклона .
3.5. Эффективность центробежного разделения в гидроциклоне .
3.6. Эффективность флотации в аэрационной камере .
3.7. Выводы . .
Глава 4. Практическая реализации результатов работы
4.1.овые конструкции гидроциклонных аппаратов .
4.2. Методика расчета гидроциклонафлотатора
4.3. Разработка и внедрение гидроциклонафлотатора в установке очистки конденсата производства органического стекла
4.4. Разработка схемы узла очистки маслосодержащих сточных вод .
Основные результаты и выводы
Литература


Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических и пищевых производств» Дзержинского филиала НГТУ в соответствии с межвузовской программой «Научные исследования высшей школы по экологии и рациональному природопользованию». Автор выражает искреннюю благодарность коллегам по кафедре «Машины и аппараты химических и нишевых производств» Дзержинского филиала НГТУ, плодотворное сотрудничество с которыми стимулировало выполнение диссертационной работы. Особую признательность автор выражает научному руководителю профессору А. А.Иванову и доценту А. И.Пронину за всемерную практическую помощь и поддержку на всех этапах подготовки диссертации. Глава 1. Несмотря на глубокую изученность гидроциклонов, исследователи до настоящего времени продолжают активные поиски путей интенсификации гидроциклонных процессов, расширения функциональных возможностей гидроциклонов, совмещения в них разнородных целевых процессов и т. Для решения указанных задач приходится, как правило, привлекать дополнительные энергетические ресурсы, что не всегда оказывается экономически оправданным. Значит ельно более выгодным является использование скрытых энергетических резервов закрученного потока и обусловленных ими гидродинамических эффектов, в обычных ж гидроциклонах остающихся незадействованными. Одним из таких эффектов, характерных для традиционных напорных гидроциклонов, является эффект переноса газа закрученным потоком через осевой разрыв сплошности с его последующим диспергированием в сливной камере и образованием вихревого барботажного . Несмотря на высокий энергетический потенциал и широкие возможности для практического использования, подробного рассмотрения данный эффект пока не получил. Вместе с тем барботаж сам по себе является известным способом организации или интенсификации различных технологических процессов [4, , , , , , , , ]. Он широко используется при флотационном разделении полезных ископаемых, извлечении ионов и молекул из растворов, флотационной очистке сточных вод, ферментации и биологической очистке промышленных и бытовых вод, в химических и тепломассообменных процессах (газожидкостные реакции, абсорбция, рекгификация, очистка газов от хорошо раствори-мых примесей, термовлажностная обработка промышленных газов и др. Главным достоинством вихревых барботажных аппаратов является возможность получения развитой поверхности контакта фаз и однородной пузырьковой структуры, недостижимых в условиях гравитационного барботажа. Известной особенностью гидродинамики напорных гидроциклонов является образование на оси течения воздушного столба вследствие разрыва сплошности потока жидкости, в котором наблюдается характерный эжекционный эффект: внешняя среда (газ или жидкость) интенсивно всасывается в воздушный столб через центр пескового отверстия и далее выносится вместе с потоком очищенной жидкости через сливной патрубок. Если сливной патрубок присоединяется к соосному выходному трубопроводу (рис. Если выход жидкости из гидроциклона организован через сливную камеру (рис. При всасывании газа инжектируемый поток распадается на множество мелких пузырей с образованием развитого барботажного слоя. Рис. Состояние, размеры и эжекционпая способность воздушного столба зависят от условий истечения выходных потоков из гидроциклона. При затопленном истечении в среду той же плотности осевая циркуляционная зона • частично затопляется инжектируемой жидкостью (воздушный столб сужается). При этом на оси течения значительно возрастает разрежение, вместо газа через осевую зону транспортируется жидкость, всасываемая из шламосборника. При переходе от свободной разгрузки потоков к затопленной наряду с изменением параметров осевой зоны наблюдается изменение расходных и сепарационных характеристик гидроциклона: несколько снижается общее гидравлическое сопротивление, перерасирсделя-ются выходные потоки в сторону уменьшения расхода песков и за счет этого несколько увеличивается унос дисперсной фазы в слив. Закономерности инжектирования жидкости в г идроциклонах при затопленном режиме исследованы в работе []. Из рис. Ш1 уменьшается). Наибольший коэффициент инжекции, достигнутый в опытах [], составил <упт =0, при А = 0,9. Значения р1]Ш и в (1.