CC BY
8кулярных свойств целлюлозных наночастиц являются геометрические размеры, средняя кристалличность и средняя степень полимеризации, которые зависят от источника целлюлозных материалов и механические свойства, также зависящие от целлюлозосодержащего сырья. Нано-целлюлозные суспензии являются разжижающими после сдвига, и они обладают отличной водопоглотительной способностью. Такие свойства позволяют создавать из на-ноцеллюлозы сверхлегкие и сверхпрочные материалы.
Благодаря своим интересным физическим, механическим и химическим свойствам, численности, малому весу и биологическому разложению, наноцеллюлоза имеет потенциал стать важным классом возобновляемых
наноматериалов для обширных и разнообразных областей применения. Она может применяться как в медицине и пищевой промышленности, так в строительстве и автомобилестроении. Наноцеллюлоза находит эффективное применение во многих областях промышленности.
Литература
1. Азаров В. И. Химия древесины и синтетических полимеров.-СПб: СПбЛТА, 1999.
2. Mikael Ankerfors, Microfibrillated cellulose. -Stockholm: Energy efficient preparation techniques and key properties, 2012
3. Гордон Л. В. Технология и оборудование лесохимических производств. - Москва: Лесн. пром-ть, 1988.
РАСЧЕТ АГРЕГАТОВ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ ВАКУУМНО-ДИСТИЛЛЯЦИОННОЙ
УСТАНОВКИ
Горшкалёв Алексей Александрович Шиманов Артём Андреевич Цапкова Александра Борисовна
Аспиранты, СГАУ, г. Самара
CALCULATION AGGREGATES FOR MOBILE VACUUM DISTILLATION PLANT Gorshkalev Aleksey A., postgraduate student, SSAU, Samara Shimanov Artem A., postgraduate student, SSAU, Samara Tsapkova Aleksandra B., postgraduate student, SSAU, Samara
АННОТАЦИЯ
Актуальной темой ближайшего времени будет потребность в пресной воде, которая неуклонно растёт. Основными причинами увеличения потребления пресной воды является рост народонаселения, развитие промышленности и земледелия. Решить проблему недостатка пресной воды можно с помощью вакуумно-дистилляционных установок. Для создания таких установок требуется разработка и создание необходимых агрегатов, систем и подбор комплектующих. В статье представлен проектировочный расчет теплообменного аппарата и центробежного компрессора для вакуумно-дистилляционной установки.
ABSTRACT
Hot topic next time there is a need for fresh water, which is steadily growing. The main reasons for increasing the consumption of fresh water is population growth, development of industry and agriculture. Solve the problem of shortage of fresh water by using the vacuum distillation units. To create such systems requires the development and creation of the necessary assemblies, systems and selection of components. The paper presents the calculation of projecting heat exchanger and a centrifugal compressor for vacuum distillation unit.
Ключевые слова: Пресная вода, опреснение воды, вакуумно-дистилляционная установка, теплообменник-испаритель, центробежный парокомпрессор
Keywords: Fresh water, desalination of water, vacuum distillation unitheat exchanger, evaporator, centrifugal compressor steam
Потребность в пресной воде неуклонно растёт. Основными причинами увеличения потребления пресной воды является рост народонаселения, развитие промышленности и земледелия. Так же большой проблемой является неравномерность запасов пресной воды, что делает доставку в засушливые регионы очень дорогостоящей. Решить данную проблему можно с помощью установок для опреснения воды, среди которых наиболее перспективной является вакуумно-дистилляционная.
Принцип работы опреснительной установки предлагаемой в данной работе основывается на вакуумной дистилляции (рисунок 1). Исходная вода из водозаборного устройства с помощью дополнительного насоса, который входит в состав водозаборного устройства, подаётся че-
рез фильтр к устройству, в котором в исходную воду в незначительных количествах добавляют антинакипин, препятствующий отложению накипи на поверхности трубок ступеней испарителя. После этого обработанная вода по трубопроводу подаётся к пластинчато-ребристым теплообменникам. Перед её подачей в указанные теплообменники происходит разделение общего потока воды на два, приблизительно равных количественно, из которых первый проходит через охладитель дистиллята, а второй - через охладитель рассола [7, с.56].
Пройдя через пластинчато-ребристые теплообменники, два потока исходной морской воды нагреваются и вновь объединяются в один общий поток, который дальше подаётся к распылителям всех ступеней испарителя.
Распылители обеспечивают подачу воды в межтрубное пространство таким образом, что она стекает по наружным поверхностям трубок в виде тонкой плёнки. При этом часть воды испаряется, превращаясь в пар, а другая часть стекает в виде рассола с практически удвоенной концентрацией солей в герметичный поддон соответствующей ступени.
Пар, образовавшийся в межтрубном пространстве первой ступени испарения, по герметичному патрубку поступает в трубное пространство второй ступени, где начинает конденсироваться, передавая при этом тепло конденсации через внутренние поверхности трубок - к их наружным поверхностям. Исходная вода, впрыскиваемая через распылители, течёт в виде тонкой плёнки по наружным поверхностям трубок и частично испаряется.
.¡¡Я
Летдай?
- Йпи
- ¿гаи т
мхдпт
/towiiz;
VAVMIVMS
Рисунок 1. Принципиальная схема установки
Таким образом, конденсация пара в трубном пространстве второй ступени обеспечила получение дистиллята во второй ступени, а испарение части исходной воды в межтрубном пространстве второй ступени обеспечило получение греющего пара для третьей ступени. В последующих ступенях начиная с третей испарение происходит так же, как и в первой, и во второй.
Для обеспечение необходимых параметров для работы вакуумно-дистилляционной установки был разработан теплообменник-испаритель и были решены следующие задачи:
- Определена тепловая нагрузка на аппарат.
- Проведен предварительный проектный расчет необходимой поверхности теплообменника.
- Проведен расчет кинетики теплопередачи в выбранном аппарате, и проверка наличия необходимого запаса поверхности.
- Выполнен гидравлический расчет теплообменника-испарителя.
- Выполнено конструирование теплообменного аппарата.
Целью конструкторского расчета является определение количества передаваемой теплоты, массовые расходы теплоносителей и изменение их температуры [9, с.123]. Отличительной особенностью работы таких теплообменников являются фазовые переходы холодного теплоносителя (исходной морской воды) и горячего теплоносителя (парогаз), что требует применения Т^ диаграммы для вычисления тепловых потоков на различных участках аппарата [1, с. 134].
Были определены находимое количество теплоты которое пар может передать исходной воде, количество
воды которое будет нагрето до температуры кипения, количество полученного пара для следующей ступени. Определены температурные условия работы теплообменника, найден среднеарифметический температурный напор, коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого газа к стенке трубки [4, с.241].
Скорость газа принята равной 20...60м/с. Для воды скорость равна 1.3м/с. Диаметр трубки dвн=10 мм. Найдены коэффициент теплоотдачи от трубок к охлаждающей воде, внутренний диаметр кожуха, площадь поверхности охлаждения, длина труб [6, с.162].
Далее был произведен расчет центробежного па-рокомпрессора для опреснительной установки [8, с.12].
На рисунке 2 изображена упрощённая схема опреснительной установки. Видно, что исходными данными являются параметры на выходе из последней ступени опреснительной установки. А входные параметры 1 ступени опреснительной установки являются необходимыми параметрами на выходе из компрессора.
Основными данными для расчёта компрессора являются степень повышения давления, расход пара, диаметр на выходе из рабочего колеса, температура на входе в компрессор, давление на входе в компрессор.
Преимущества центробежного компрессора:
- Высокая степень сжатия.
- Малые габариты.
- Непрерывность подачи рабочего тела.
- Высокий ресурс.
Проектный термогазодинамический расчет центробежного компрессора (ЦБК) можно условно разделить на следующие этапы:
- предварительным расчет, который включает определение основных энергетических и термодинамических параметров.
- динамических параметров ЦБК, оценку частоты вращения ротора, выбор характерных диаметров проточной части;
- расчет параметров потока на входе в рабочее колесо (РК), заключающийся в определении термодинамических и кинематических параметров по высоте лопатки на входе в РК при заданном законе закрутки;
- расчет параметров потока и основных размеров в характерных сечениях проточной части за РК, состоящий в уточнении меридиональной формы проточной части, выборе числа лопаток в лопаточных венцах, определении средних термодинамических и кинематических параметров потока в характерных сечениях;
- профилирование основных элементов проточной части ЦБК, включающее построение всех его лопаточных венцов и формирование контура спирального сборника и конического диффузора.
Рисунок 2. Упрощённая схема опреснительной установки
Предварительный расчет, включает определение основных энергетических и термодинамических параметров.
При проведении термодинамического расчета определены полные давления и температуры в проточной части, удельные работы (напор) компрессора, и потребляемая мощность ЦБК [2, с. 32].
При определении основных геометрических параметров проточной части были получены: скорость потока на входе в компрессор и выходе из него; площадь поперечного сечения на входе и выходе из ЦБК; периферийный, втулочный, средний диаметры и высота лопатки на входе и выходе из компрессора; степень повышения полного давления в РК; полное давление на выходе из РК; диаметр выходного патрубка.
На основании полученных в предварительном расчете данных осуществлен переход к газодинамическому расчету ЦБК. При проведении газодинамического расчета определены величины и направление скорости потока в характерных сечениях ЦБК, соответствующие заданным величинам степени повышения давления, затраченного напора и КПД. В процессе расчета уточнены площади и размеры проходных сечений проточной части, а также проверено попадание величин основных кинематических параметров потока (XW1, ХС2 и т.д.) в интервалы рекомендуемых значений. Проведен расчет параметров потока в характерных сечениях проточной части компрессора за рабочим колесом, расчет параметров потока на выходе из рабочего колеса, расчет параметров потока на выходе из щелевого диффузора. Определены параметры потока на выходе из спирального сборника и выходе из компрессора.
Последним этапом газодинамического проектирования ЦБК является построение лопаточных венцов ННА, РК, лопаточного диффузора и формирование контура спирального сборника.
В завершении хотелось бы отметить, что в результате проведенной работы были обработаны данные о необходимости опреснения воды, были изучены популярные способы опреснения, выбран и обоснован способ вакуумной дистилляции. Так же были выбраны основные характеристики и подобраны основные элементы установки. Рассчитаны основные характеристики теплообменника-испарителя, такие как, массово-габаритные характеристики и необходимая площадь теплообмена. Так же был рассчитан парокомпрессор, на основании данных полученных при расчете теплообменников. Были посчитаны параметры потока и спрофилированы основные элементы установки. В конце работы, был рассчитан двигатель электрогенератора [3, с.112], для того чтобы автоно-мизировать установку от внешних источников питания. Для этого был рассчитан тепловой баланс двигателя и его характеристики [5, с.206].
Список литературы
1. Вулканович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара/ Вулканович М.П.- М.: Машиностроение, 1967. - 156с.
2. Дмитриева, И. Б. Проектный расчет центробежного компрессора агрегата наддува ДВС/И. Б. Дмитриева, В. Н. Матвеев, В. М. Окорочкова,. - Самара, СГАУ; 2002. - 59 с.
3. Колчин, А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей/ А. И. Колчин, В. П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. Шк. 2002.-496 с.: ил.
4. Кутателадзе С.С. Справочник по теплопередаче/ Ку-тателадзе С.С. Боршанский В.М. - М.: Госэнергоиз-дат, 1959. - 344с.
5. Орлин, А.С. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей/ А.С. Орлин - М.: Машиностроение, 1990. - 253 с.
6. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике/под ред. В.К. Кошкина - М.: Машиностроение, 1975. - 305с.
7. Слесаренко В. Н. Современные методы опреснения морских и солончаковых вод / В. Н. Слесаренко. М.: Энергия, 1973. - 248с.
8. Юрин А. В. Расчёт центробежного компрессора ГТД/ Юрин А. В. - Куйбышев: КуАИ, 1979. - 28с.
9. Эккерт Э. Теория тепло-массобмена/ Эккерт Э., Дрейк Р.- М.: Госэнергоиздат, 1961. - 234с.
10. Desalination: A National Perspective/ Committee on Advancing Desalination Technology, National Research Council. National Academies Press, 2008. -312 р.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИГОРОДНЫХ АВТОБУСНЫХ СТАНЦИИ И ТРАНСПОРТНАЯ
УТОМЛЯЕМОСТЬ ПАССАЖИРОВ
Григорова Татьяна Михайловна
Кандидат техн. Наук, Военная академия, г. Одесса
DESIGN SUBURBAN BUS STATION AND FATIGUE PASSENGER TRANSPORT Grigorova Tatiana, Candidate of Science, Military academy, Odessa
АННОТАЦИЯ
Целью работы является определение закономерностей изменения транспортной утомляемости пассажиров при ожидании пригородных автобусов. На основе использования регрессионного и корреляционного анализа были разработаны модели изменения показателя активности регуляторных систем пассажира при ожидании пригородных автобусов в различных условиях. Полученные модели можно использовать для оценки целесообразности дополнительных капитальных вложений в оборудование пассажирских автобусных станций.
ABSTRACT
The aim is to determine the patterns of change in the transport of passengers fatigue while waiting for shuttle buses. Through the use of regression and correlation analysis were developed models, the change in the activity of the regulatory systems of the passenger waiting commuter buses in different conditions. The resulting model can be used to assess the feasibility of additional capital investments in equipment passenger bus stations.
Ключевые слова: транспортное обслуживание; пригородное сообщение; транспортная утомляемость; условия ожидания; время ожидания.
Keywords: transport service; commuter; transport fatigue; speed; time approach.
Одной из важнейших задач функционирования пассажирских транспортных систем является определение параметров транспортного процесса, которые обеспечивают соответствующее качество перевозки пассажиров [8]. Особенно актуальное значение это имеет для организации перевозочного процесса перевозки пассажиров в пригородном сообщении вследствие того, что система организации транспортного обслуживания жителей пригорода находится в стадии реорганизации и не отвечает современным требованиям управления транспортными комплексами.
Одной из особенностей пригородных пассажирских перевозок, по сравнению с городскими, является необходимость в функционировании пригородных автобусных станций, которые предназначены для обслуживания пассажиров пригородных маршрутов. Они располагаются на конечных и промежуточных остановочных пунктах маршрута и входят в комплекс дорожных сооружений. На пассажирских автомобильных станциях оборудуются перроны, билетные кассы и, в зависимости от объема перевозок, залы ожидания или навесы для пассажиров.
Залы ожидания предназначены для временного размещения пассажиров. Для этого в залах ожидания устанавливают скамейки, диваны и кресла [4]. Это требует дополнительных капитальных затрат. Причем величина этих затрат зависит от оборудования станций, определяемым объемом перевозок. При этом возникает необходимость в оценке целесообразности дополнительных капитальных вложений с учетом всех основных и сопутствующих эффектов. Одним из сопутствующих эффектов является повышение конкурентоспособности автобусных перевозок по сравнению с другими видами транспорта за счет выбора соответствующего маршрута движения пассажирами. Исследователи отмечают, что одним из критериев неосознанного выбора пути следования является транспортная утомляемость пассажира [5].
Транспортная утомляемость является результатом воздействия на организм человека параметров передвижения. Она представляет собой «физиологическое состояние» организма, сопровождающее длительную и интенсивную работу, и выражающееся во временном расстройстве функций нервных клеток коры головного мозга. Этот процесс распространяется на другие системы организма и
