Научная статья на тему 'Математическое описание результирующих параметров процесса обеспыливания отходящих газов и вентиляционного воздуха слоем пены'

Математическое описание результирующих параметров процесса обеспыливания отходящих газов и вентиляционного воздуха слоем пены Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
107
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Символ науки
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Беспалов В. И., Гурова О. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Математическое описание результирующих параметров процесса обеспыливания отходящих газов и вентиляционного воздуха слоем пены»

следующий день периода розничной торговли ценными бумагами заканчивается предложение ценных бумаг институциональным инвесторам. Euronext может подсчитать количество поданных заявок и опубликовать результаты розничного предложения. Таким образом, подписываются договоры андеррайтинга, ценные бумаги получают листинг, но пока еще не торгуются. Через один либо два дня после окончания приема заявок на покупку начинаются торги ценных бумаг [6].

Список использованной литературы:

1. Галкова Е. // Журнал Legal Insight

2. Company Act 2006 s 559. // СПС КонсультантПлюс

3. Company Act 2006, s 558. // СПС КонсультантПлюс

4. URL: http://www.legislation.gov.uk/uksi/2001/3755/regulation/3/made

5. URL: http://crossborder.practicallaw.com/1-501-209a224480

6. URL: http://crossborder.practicallaw.com/2-5012313?source=relatedcontent

© А.Д. Арутюнян, Валуйсков Н. В. 2015

УДК 628:611

Беспалов Вадим Игоревич

докт. техн. наук, профессор РГСУ, Гурова Оксана Сергеевна

канд. тех. наук, доцент РГСУ, г.Ростов-на-Дону, РФ Е-mail: [email protected]

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ И ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА СЛОЕМ ПЕНЫ

Аннотация

В статье представлены параметрические зависимости эффективности и энергоемкостного показателя гидродинамического метода очистки воздуха от загрязняющих веществ пенным способом с применением пенного слоя, полученные на основе изучения физических особенностей протекания процесса очистки воздуха, а также основных производственно-технологических параметров, свойств пены и других факторов, влияющих на характер рассматриваемого процесса.

Ключевые слова

Эффективность, энергоемкостный показатель, очистка воздуха, пенный способ.

Математическое описание гидродинамического метода очистки воздуха от загрязняющих веществ (ЗВ) пенным способом с применением пенного слоя при получении пены в сетчатых и барботажных пеногенераторах [1,2] сводится к разработке параметрических зависимостей для эффективности и энергоемкостного показателя рассматриваемого процесса на основе изучения физических особенностей его протекания, основных параметров производственно-технологического процесса, свойств пены и других факторов, влияющих на процесс очистки воздуха от ЗВ.

Для определения энергетических параметров, характеризующих энергию, расходуемую на захват частиц ЗВ пенным слоем, нами выделены основные механизмы взаимодействия этих частиц с пузырьками пены. При этом процесс очистки воздуха пенным слоем разделен на два основных этапа, характеризующихся одним или несколькими механизмами взаимодействия частиц ЗВ с пеной.

Первый этап включает две стадии. На первой стадии (движение частиц ЗВ навстречу пенному слою) основным видом энергии, ведущим к достижению цели процесса очистки воздуха, является кинетическая энергия частиц ЗВ, направившихся к пенному слою. Энергетический параметр, учитывающий кинетическую энергию, летящих к пенному слою частиц ЗВ, можно определить по формуле:

WK = 0,5-тч V2-П V/тк , Вт, (1)

где тч - масса частицы ЗВ, кг.

Массу частицы ЗВ определяют по их медианному диаметру dч.

тч = 0,17 • d4 Рч , кг, (2)

где рч - плотность материала частиц ЗВ, кг/м3; П - число частиц ЗВ в единице объема, которые вступают в контакт с пенным слоем, 1/м3.

Значение П рассчитывают по формуле:

П' = П0 - ku„ = СП - Кин / тч , 1/м3, (3)

где по - общее количество частиц ЗВ, направленных в активную зону очистки, в единице ее объема, 1/м3; Сп — концентрация частиц ЗВ во входном сечении активной зоны очистки, кг/м3; кт - коэффициент инерционного захвата частиц ЗВ пенным слоем.

Условно приняв, что процесс захвата частиц ЗВ пенным слоем аналогичен оседанию частиц на плоской пластине, коэффициент инерционного захвата частиц ЗВ пенным слоем определяют по формуле:

, _ Stk

ин " Stk + A ' (4)

где А - безразмерный коэффициент, в оценке которого у разных авторов наблюдаются значительные расхождения, объясняемые зависимостью его от размеров частиц ЗВ и скорости их движения.

Критерий Стокса для пенного слоя определяют по формуле:

Stk = dl •V4• Рч/9-jue-l, (5)

где fie - динамическая вязкость воздуха, 1,82-10-5, Па-с.

Скорость частиц ЗВ Уч во входном сечении в активную зону очистки зависит от скорости движения основного потока.

Подставив зависимости (2)-(5) в формулу (1) и выполнив соответствующие математические преобразования, получим:

0,5-V4-Сп-Рч• Su

W =-0,5 - ^ - Вт. (6)

* К- рч + 2,668-108 • к-Ч0,404

На второй стадии (сближение частиц ЗВ с пенными пузырьками до расстояний действия межмолекулярных сил), их движению препятствует возникающее между частицами и пузырьками расклинивающее давление, связанное с образованием адсорбционных оболочек воздуха на частицах и пузырьках и особенностями их взаимодействия на границе раздела фаз. Эта стадия первого этапа процесса очистки характеризуется энергетическим параметром Жм, учитывающим работу сил адгезии, связанных с поверхностными явлениями:

0,6 • Ж - / •V

Жм = 0-12 и а , Вт, (7)

где Ж - энергия дисперсионного взаимодействия, характеризующая силы притяжения между частицей ЗВ и пенным пузырьком и принимая равной 10-28 Дж; - площадь поверхности межмолекулярного взаимодействия частицы ЗВ и пузырька, определяемая по формуле:

/ = 0,3 • 7 • 14 , м2 , (8)

где Уа - активная зона пенного слоя, т.е. объем пенного слоя с наибольшей интенсивностью захвата частиц ЗВ, определяемая по формуле:

V = 0,5-Оп • , м3 , (9)

где Вп - средний диаметр пенного пузырька, м; Тм - время межмолекулярного взаимодействия частицы ЗВ с пенным пузырьком, определяемое по формуле:

Тм = 3 • f-цв /(4 • Pc - r2-ж), с, (10)"

где Рс - сила, сталкивающая частицы ЗВ с пузырьками пены, которая определяется по формуле:

Pc = 0,26 • Fr2 •рч • dl • r, н, (11)

где r - расстояние действия межмолекулярных сил, м.

Подставив (8) - (11) в (7), получим:

W = З,66• 1°-32 • СП • Гч • Dn • Su-Рч М dl • h2 • ж • (V • Р + 2,668 • 108 • h d;0'404)' ()

Второй этап процесса очистки воздуха пенным слоем начинается в момент возникновения непосредственного контакта между частицей ЗВ и пузырьком пены. При этом полезно расходуемой является энергия противодействия пены потоку ЗВ. Здесь можно выделить два основных, взаимосвязанных физических механизма (стадии): эластичное взаимодействие частиц ЗВ и пузырьков пены; смачивание частиц ЗВ слоем пены.

Параметр, учитывающий энергию упруго-эластичного взаимодействия пены и частиц ЗВ, можно представить в виде суммы двух энергетических параметров Wy и Wp, описывающих энергии, полезно расходуемые при эластичном и смачивающем механизмах взаимодействия.

Упруго-эластичный механизм взаимодействия частицы ЗВ с пузырьком пены заключается в том, что частица, соприкоснувшаяся с пузырьком, растягивает его поверхность в месте контакта, образуя углубление. При этом энергетический параметр находится в зависимости от давления внутри пузырька и площади поверхности взаимодействия частицы с пузырьком:

WÄ = 2-ж-*-d2 • V • n-к„1 V •рэ / Dn, Вт, (13)

где с - поверхностное натяжение раствора пенообразователя, Дж/м2; кт - коэффициент захвата частиц при упруго-эластичном механизме взаимодействия.

Коэффициент захвата частиц ЗВ пеной экспоненциально зависит от основных параметров движения этих частиц и для упруго-эластичного механизма взаимодействия пенного слоя и частиц ЗВ определяется по формуле:

kn1 = eXP

f-0,2 - V -

(14)

V у

где у — коэффициент упруго-эластичного взаимодействия, соответственно определяемый по формуле:

8

¥ = — 8

Кр

( А \

1 + d

Dn \dr +8кр )

-1, (15)

г ~кр/ у

где вэ — коэффициент, характеризующий долю упруго-эластичного механизма взаимодействия частиц ЗВ с пеной и определяемый по формуле:

Р= 76,5-£0'815 -а3'261 • (16)

э Подставив (14) - (16) в (13),

получим выражение:

г

2 „ л0,815 _3,261

ч - СП

- 0,2 - V

d4 -Рч

291,98 -ж-а- V2 - сп - - а"'261 - ехр

- Вп - (Уч ■ рч + 2,668 -108 - Н - <0'464) Энергетический параметр, учитывающий энергию смачивания, определяется по формуле:

v с-¥ rj

Wy ~ Л Г> Тг? „ , О ^^О 1 n.8 U .. Л-0,46^ , Вт. (17)

W = 0,5-С-(1 - cos в)-ж- d24 - n-kn2-(1 -ß)/r , Вт, (18)

где кп2 — коэффициент захвата частиц ЗВ пеной при смачивающем механизме, для которого:

kn 2 = eXP

- 0,2 • V •

Рп •Dn

J • (l - cos в)

(19)

где рп — плотность пены, кг/м3; Тр — время растекания раствора по поверхности частицы, с. Значение Тр определяется по формуле, полученной в результате обработки экспериментальных данных:

1П6 „1,76 /10,44 п-1,5 Тр = 10 -в -В- , с.

Тогда энергетический параметр Ж определяется по формуле:

(20)

ОП1 ПО _ _ Т^2 ¿10,815 3,261 _

291,98 • V •сл в • j •exp

W =■

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- 0,2 • V

1

__v_'

d4 •Dn • (V- • Рч + 2,668 • 108 • h • цв • d-A64)

d- Рч

j ¥

r J

Вт. (21)

Установлено, что существенно повысить эффективность очистки воздуха позволяет применение электрозаряженной пены. Параметр, учитывающий энергию электрических сил, определяется по формуле:

W =

_ 3,25 • 103 (WK + WUM + WUM - Wub hqlfV + Va )

j3

Вт,

(22)

^О^чРч

где ^К, ^и п, ^и ч, ^и в - параметры, учитывающие кулоновскую силу, силы индукции между зарядом на пене и индуцированным зарядом на частице, силы индукции между зарядом на частице и индуцированным зарядом на пене, силы взаимодействия между частицами соответственно.

Параметры, учитывающие затраты энергии на организацию воздушного потока для образования пены, подачу в пеногенератор под давлением раствора пенообразователя, а также на электроподзарядку пены определяют по следующим формулам:

- для подачи воздуха на образование пены с учетом уравнения неразрывности потока:

12Тт1-5.

Ые = 0,32дж/;И1вЧ, Вт; для подачи раствора пенообразователя к пеногенератору:

Ыв = 3,54^Ч2(с-о(Р-о - 998) + 9,98 -104)0,51, Вт,

(23)

(24)

где , /Л2 - коэффициенты расхода выходных отверстий для воздуха и раствора; ёв, ёр - диаметры сечений подводящих патрубков оросительного устройства (форсунки) для подачи воздуха и раствора пенообразователя, м; рпо - плотность пенообразователя, кг/м3; Нв, Нр - давления воздуха и раствора, Па; t -количество сетчатых или барботажных пеногенераторов, необходимых для создания пенного слоя по всему поперечному сечению активной зоны очистки воздуха.

Энергетический параметр N при искусственной электроподзарядке пены равен по величине мощности источника напряжения.

В результате проведенных исследований получены зависимости результирующих параметров процесса очистки воздуха пенным слоем:

- эффективности пенным способом при получении пены на сетке или барботажем:

Еэф(по) = 1

р •D2 3

г п п п

9^ •l

Рп •Dl Зп

9 И. •l

2 П Л

+ 2-10 "2

х 1 - exp V 5,77 • 10 2 D -Р82 3 ( 1 - exp v 5,77 • 10 2 •D •р • ' пп f п

Jжг • v s V KP J ( D2 " 1 +-т-п-1 Д •(D + S ) v пп п KP J J l Jжг■ -(1 - cos ®)

2

JJ

х

п

х

(25)

где l - длина активной зоны очистки (зона стабильного существования пузырьков пены), м; n -коэффициент, характеризующий соотношение фактического и критического для пенных пузырьков разм2еров частиц ЗВ; S, SKp - соответственно средняя фактическая и критическая толщина пленки пузырьков пены, м; qo - удельный электрический заряд пены, Кл/кг; - энергоемкостного показателя:

19liy P 1и ri"F h

Е**>= (1 -cosOn"hA) | ' Itl кJ 0 " A

<"°) ' " DlhA^e PnDnD„n PnTPDn„

Е < ГД) . F

Еэф<ПО) Fn

Qn H - Hnm ) + (HpQp + H.Q. ) + Nun '

где Fn - площадь сечения пенообразования (подачи пены), м2; i - количество однотипных пеногенераторов, необходимое для полного перекрытия поперечного сечения активной зоны очистки, шт; R - среднее расстояние между пузырьками пены и частицами ЗВ в активной зоне очистки, м; По - удельное количество частиц ЗВ, входящих в активную зону очистки, 1/м3; n' - удельное количество частиц ЗВ, столкнувшихся с пузырьками пены и вступивших в межмолекулярное взаимодействие, 1/м3; n" - удельное количество частиц ЗВ, на поверхности которых происходит процесс смачивания пенными пузырьками, 1/м3; П''' - удельное количество частиц ЗВ, которые задерживаются на поверхности пузырьков пены за счет действия электрических сил, 1/м3.

Список использованной литературы:

1. Беспалов В.И., Данельянц Д.С., Мишнер Й. Теория и практика обеспыливания воздуха. -Киев: Наук. думка, 2000. - 190 с.

2. В.И. Беспалов, С.В. Мещеряков, О.С. Гурова. Оценка процессов и расчет аппаратов защиты окружающей среды: Учебное пособие.- Ростов-на-Дону: ООО «Мини Тайп», 2007.-192 с.

© В.И. Беспалов, О.С. Гурова, 2015

УДК 332.14

Богомолова Любовь Леонидовна

к. э. н., профессор кафедры экономики Институт менеджмента и экономики Югорский государственный университет г. Ханты-Мансийск, РФ [email protected]

МЕРЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОДДЕРЖКИ МАЛОГО И СРЕДНЕГО БИЗНЕСА В

УСЛОВИЯХ КРИЗИСА

Аннотация

В статье рассмотрены актуальные проблемы развития малого и среднего бизнеса в условиях кризиса и раскрывается современное состояние и стратегические направления государственной поддержки в Ханты-Мансийском автономном округе - Югра. В исследовании проведена оценка мер государственной поддержки развития малого и среднего бизнеса и механизма государственной поддержки на среднесрочную

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.