Технологічні параметри гідродинаміки та масообміну, що відбуваються при кристалізації неорганічних солей у класифікуючому кристалізаторі. Гідрокласифікація речовин у циліндроконічному апараті. Характеристика класифікованого змуленого шару кристалів.
Аннотация к работе
Кристалізатори цього виду, працюють в безперервному режимі, забезпечують отримання хімічно чистого, крупнокристалічного продукту однорідного гранулометричного складу, дозволяють регулювати швидкість циркуляції розчину, швидкість зросту кристалів, продуктивність, що поширює застосування таких кристалізаторів і дає можливість автоматизувати технологічні процеси. Для розширення позитивних можливостей класифікуючих кристалізаторів в промисловості використовують циліндроконічні класифікуючі кристалізатори (ЦККК), що дозволяє збільшити обємну продуктивність, розширити діапазон розмірів зростаючих зерен, зменшити винос малих часток в циркуляційний цикл. Тому дослідження та узагальнення закономірностей гідродинамічних і масообмінних процесів в ЦККК, розробка інженерного методу розрахунку з використанням ЕОМ на основі оптимізації параметрів процесу в класифікованому змуленому шарі з урахуванням динаміки потоків представляють актуальну науково-технічну задачу, яка має також важливе народногосподарське значення. Дисертація відповідає науковому напрямку кафедри ХТПЕ СУМДУ у відповідності з координаційними планами найважливіших НДР Мінвузу СРСР на 1986-1990 рр., з напряму кристалізації з розчинів і газової фази, а також координаційним планом АН СРСР на 1986-1990 рр., по проблемі 2.27.2.13.6 “Розробка теоретичних основ і апаратури кристалізаційних методів очистки в розчинах”. Наукова новизна: - розроблена динамічна модель процесу гідравлічної класифікації та зросту кристалів при кристалізації в циліндроконічному апараті;проведено аналіз просторово-часового розподілу локальних параметрів змуленого шару по висоті циліндроконічного кристаловирощувача;У вітчизняній літературі для опису розширення змулених шарів при однорідному псевдозрідженні широке використання має полуемпіричне рівняння Тодеса з співавторами, яке зручне для розрахунків у всьому інтервалі існування змуленого шару, але воно не дозволяє аналізувати ступінь розширення змуленого шару при перемінному діаметрі часток та зміні поперечного перетину апарата. Особливістю роботи ЦККК є те, що з нижньої циліндричної секції відводяться крупні продукції кристали, в середній конічній секції вирощуються кристали проміжних розмірів, а у верхній циліндричній секції витають кристали мінімального розміру, порівняного з розміром зернин, що виносяться у циркуляційний цикл. 6) локальні параметри змуленого шару по висоті апарата повністю визначаються розмірами витаючих зернин та гідродинамічними умовами в шарі; Використовуючи рівняння нерозривності потоку, формули (1)-(3) і здійснюючи перетворення, отримані рівняння, які дозволяють розраховувати змінення локальної порізності класифікованого полідисперсного змуленого шару кристалів в циліндроконічному апараті з кутом розкриття конусу 8° ? a та діаметром нижньої циліндричної секції D1 в залежності від діапазону розмірів витаючих в апараті часток di/d1, порізності e1 продукційної монофракції та висоти hi розташування перетину локального обєму зерен: (4) Вона дозволяє оцінити змінення концентрації розчину по висоті змуленого шару кристалів в залежності від швидкості руху розчину, коефіцієнта масовіддачі та питомої поверхні зернин (їх діаметра та порізності шару), при цьому: (6)DCBX, DCВЫХ, DCCP - пересичення розчину на вході в шар, на виході з шару та середнє, відповідно, кг/м3, г/кг.; dні, di, dві - максимальний, середній та мінімальний діаметр кристалів окремої монофракції, м.; Dx - коефіцієнт молекулярної дифузії солі в розчині, м2/с.; fуд - питома площа поверхні кристалів у шарі, м2/м3; hi - висота розташування локального перетину і-ої монофракції, м.;Отримані рівняння, які дозволяють розрахувати зміну локальних гідродинамічних та масообмінних параметрів класифікованого полідисперсного змуленого шару кристалів у циліндроконічному апараті. Виконано аналіз формування гранулометричного складу, обєму і маси кристалів в ЦККК з урахуванням фізико-хімічних властивостей системи, геометричних параметрів системи та початкових проектних даних.
План
. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ВИКЛАДЕНИЙ В ПУБЛІКАЦІЯХ
1. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Расчет цилиндроконического кристаллорастителя классифицирующего кристаллизатора с использованием ЭВМ / Химическое машиностроение: расчет, конструирование, технология. Тематический сборник науч. труд. - К.: УМК ВО, 1992, c. 4-11.
2. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Номограмма для расчета диаметра уносимых частиц в цилиндроконических аппаратах с гидровзвешенным слоем / Тезисы докладов научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и студентов. Сумы, 1995, c. 130.
3. Михайловский Я.Э. К оценке условий гидросепарации и классификации кристаллов в классифицирующем кристаллизаторе / Тезисы докладов научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и студентов. Сумы, 1995, c. 131.
4. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Компьютерное проектирование цилиндроконических классифицирующих кристаллизаторов / Праці IX міжнародної конференції "Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтохімічних виробництв". "Моделювання апаратів в умовах спільно протікаючих гідромеханічних, хімічних, теплових та обмінних процесів". Частина 5. Одеса, 1996, c. 49.
5. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Динамическая модель процесса кристаллизации солей из растворов в классифицирующем кристаллизаторе / Праці IX міжнародної конференції "Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтохімічних виробництв". "Моделювання апаратів в умовах спільно протікаючих гідромеханічних, хімічних, теплових та массообмінних процесів". Частина 5. Одеса, 1996, c. 50.
6. Михайловский Я.Э. Математическая модель процесса гидроклассификации суспензии по размерам зерен в коническом аппарате / Тезисы докладов научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов. Сумы, 1997, c. 96.
7. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Распределение параметров гидровзвешенного слоя кристаллов по высоте цилиндроконического классифицирующего кристаллизатора / ЖПХ, 1997, т. 70, №10, с. 1686-1693.
8. Михайловский Я.Э. Оценка параметров взвешенного слоя кристаллов по высоте цилиндроконического кристаллорастителя / Вісник СУМДУ №2(10), 1998, с. 133-139. технологічний гідродинаміка кристалізатор
9. Михайловский Я.Э. Особенности расчета цилиндроконического классифицирующего кристаллизатора с использованием ЭВМ / Тезисы докладов научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов. Сумы, 1998, c. 58.
Размещено на .ru
Вывод
1. Розроблена динамічна модель процесу гідрокласифікації та зросту кристалів у циліндроконічному апараті з урахуванням зміни гранулометричного складу часток у змуленому шарі, а також фізико-хімічних властивостей взаємодіючих фаз і геометричних параметрів кристаловирощувача.
2. Отримані рівняння, які дозволяють розрахувати зміну локальних гідродинамічних та масообмінних параметрів класифікованого полідисперсного змуленого шару кристалів у циліндроконічному апараті.
3. Виконано аналіз формування гранулометричного складу, обєму і маси кристалів в ЦККК з урахуванням фізико-хімічних властивостей системи, геометричних параметрів системи та початкових проектних даних.
4. Виконані експериментальні дослідження підтвердили адекватність розробленої математичної моделі з урахуванням зміни локальних гідродинамічних та масообмінних параметрів при кристалізації солей в ЦККК.
5. Показано, що зміна порозності змуленого шару кристалів по висоті циліндроконічного кристаловирощувача залежить від гідродинамічних умов у змуленому шарі, параметрів продукційної монофракції та геометрії кристаловирощувача.
6. Показано, що зміна обємного коефіцієнта масопередачі по висоті циліндроконічного кристаловирощувача залежить від фізико-хімічних властивостей системи, параметрів продукційної монофракції та гідродинамічних умов у змуленому шарі і практично не залежить від кута розкриття конуса в діапазоні 0,6 ? еі ? 0,7.
7. Розроблені алгоритм, програма розрахунку на ЕОМ, а також інженерний метод розрахунку ЦККК з урахуванням фізико-хімічних властивостей системи, розміру продукційних кристалів і продуктивності апарата. Методика дозволяє за нетривалий час прорахувати на ЕОМ велику кількість варіантів розмірів циліндроконічних кристаловирощувачів та вибрати оптимальний варіант.