Підвищення ефективності процесів та обладнання для теплової обробки вапняку з використанням НВЧ-енергії - Автореферат

Крім того, маючи ці обмеження, традиційні процеси випалювання карбонатної сировини повязані ще і з небезпечними викидами продуктів згоряння палива (NOX,SOX,CO, пил).а продукт, що виробляється, забруднений продуктами згоряння палива і має досить низьку реакційну спроможність. У звязку з вищенаведеним , особливе значення має науково-прикладна проблема зниження енергетичних затрат на виробництво одиниці продукції при одночасному підвищенні екологічної безпеки процесу і економічній доцільності прийнятих рішень. Як свідчать літературні джерела, найперспективнішим напрямком для вирішення цієї задачі є розробка і впровадження нового прогресивного обладнання для випалювання карбонатної сировини з використанням нетрадиційних джерел енергії, зокрема, СВЧ - енергії. розробити теоретичні моделі процесу термічної дисоціації CACO3 в СВЧ - печі , визначити граничні і початкові умови, визначити шляхи зниження енерговитрат і інтенсифікації процесу, підтвердити адекватність моделей дослідженням процесу дисоціації.CACO3 в СВЧ - печі; Практична значимість полягає також в оцінці соціально-економічних показників процесу: Зменшуються витрати енергії на виробництво; виключається плата за небезпечні викиди, підвищується культура виробництва, за рахунок високої якості продукції при її використанні у суміжних виробництвах знижуються коефіцієнти витрати сировини при збереженні високої якості продукції.У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано основну мету та завдання для її досягнення, відображено наукову новизну і практичну цінність.Наукове обґрунтування і розробка моделі процесу дисоціації карбонатної сировини при СВЧ - нагріві містить в собі кінетичну модель процесу дисоціації CACO3 і модель розрахунку СВЧ - печі у полі хвилі, що біжить. Базуючись на вище означених положеннях і розрахунках, а також на розрахункових формулах для описування кінетики протікання топохімічних процесів, які здобуті Джонсоном і Мелем, нами було побудовано кінетичну модель процесу дисоціації CACO3 для миттєвого обємного зародкоутворення: , (1) де t= k б., k - константа зародкоутворення, б - ступінь перетворення CACO3 в CAO, Р - порядок (ріст одномірний, двох, трьох, Р > 1,2,3), цf - фактор форми, ki - швидкість розповсюджування поверхні розділу CACO3 /САО, Вр(о) - безрозмірна константа. Було встановлено, що для розглянутого випадку Вр(о) є близьким до значень 1·10-2 . Задаючись параметром Вр(о) і t по рівнянню (1) для Р> 1,2,3 в координатах б-ф0,5(0,9) були здобуті теоретичні криві, які відображають кінетику процесу дисоціації CACO3 при обґємному зародкоутворенні. / де ЕА - енергія активації, необхідна для розриву звязків, швидкість дисоціації (рівняння 1) Величина q(ф) - це потужність, що передається електромагнітним полем в матеріал, що обробляється, і пропорційна частоті f, квадрату напруги поля Е2 і коефіцієнту діелектричних втрат k = е tgд. Потужність, яка поглинається матеріалом, швидкість підйому температури в матеріалі та глибина проникнення випромінювання в матеріал розраховуються за відомими співвідношеннямиДисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-практичної задачі зниження енергетичних і матеріальних витрат на виробництво вапна, зменшення екологічної безпеки виробництва. Виконані дослідження , які характеризують поведінку САСО3 у високочастотному електромагнітному полі; встановлена динаміка зміни електричних властивостей (е, е№,е№№, tgд) та їх взаємозвязок з кінетичними параметрами. Доведено, що СВЧ - нагрів ініціює процес дисоціації у всьому обємі матеріалу, і на основі цього розроблено кінетичну модель процесу, яка враховує миттєве обємне зародкоутворення.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню науково-практичної задачі зниження енергетичних і матеріальних витрат на виробництво вапна, зменшення екологічної безпеки виробництва. При цьому: 1. Виконані дослідження , які характеризують поведінку САСО3 у високочастотному електромагнітному полі; встановлена динаміка зміни електричних властивостей (е, е№,е№№, tgд) та їх взаємозвязок з кінетичними параметрами.

2. Доведено, що СВЧ - нагрів ініціює процес дисоціації у всьому обємі матеріалу, і на основі цього розроблено кінетичну модель процесу, яка враховує миттєве обємне зародкоутворення.

3. Розроблено алгоритм розрахунку безперервного процесу дисоціації в полі хвилі, що біжить, для СВЧ - печі.

4 Встановлено, що при СВЧ - нагріві властивості продукту, що виробляється, різко відрізняються від властивостей САО, що отримується за традиційною технологією, доведено, що продукт має значно більшу реакційну спроможність і обґрунтовано це явище.

5. Показано, що практичне значення здобутих результатів заключається в розробці комбінованого процесу випалювання САСО3 в СВЧ - печі, який гарантує зниження енерговитрат на одиницю продукції в 1,4....1,6 разів, що зменшує її собівартість, а також дозволяє створити екологічно безпечне виробництво.

6. Результати дисертаційної роботи прийнято до використання при проектуванні НІОХІМОМ (м. Харків) промислово-дослідної установки для малотоннажних виробництв вапна з метою вироблення чистих оксиду та гідроксиду кальцію на Словянському заводі хімічних реактивів. (Додаток 2)

1. Иссам Хуссейн Шахин, В.П.Шапорев, О.А.Лопухина Анализ способов производства извести и обжига карбонатного сырья// Вісник Національного технічного університету "ХПІ".-Харків: НТУ"ХПІ".- 2003.- №.3 - С.76-91.

Здобувачем проведено аналіз літератури та вибір напрямків дослідження з випалювання вапна в СВЧ - пічах.

2. Иссам Хуссейн Шахин, В.П.Шапорев Принципы конструирования СВЧ - печей для нагрева материала с последующей его диссоциацией или сушкой без изменения агрегатного состояния// Вісник Національного технічного університету “ХПІ“.- Харків: НТУ"ХПІ".-2004, №29.-С.57-67.

Здобувачем зроблено аналіз процесу і розробка основних положень математичної моделі процесу в полі хвилі, що біжить.

3. Иссам Хуссейн Шахин, Шапорев В.П. Обработка природного карбоната кальция в СВЧ печи при воздействии поля бегущей электромагнитной волны//Интегрированные технологии и энергосбережение .- Харьков: НТУ "ХПИ".- 2004.-№2.-С.96-107.

Здобувач особисто провів експериментальні дослідження, їх аналіз та підтвердження адекватності розробленої моделі

4. Тенденко С.А., Иссам Хуссейн Шахин, Шапорев В.П., Способ производства извести с использованием СВЧ - установки// Тез. Третьої Міжнародної наукової конференції. "Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної системи "-Чернівці: Зелена Буковина.-2004. С.297-300.

Здобувач зробив оцінку процесу з точки зору екологічної безпеки.

5. Іссам Хуссейн Шахін, О. Філенко, В. Моісеєв, В. Шапорев Аспекти екологічної безпеки виробництва вапна та карбонатної сировини // Тез. докл. Другої наукової конференції “Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки.” - Чернівці: Зелена Буковина.-2003. С.161-165.

Здобувачем проведено аналіз екологічної безпеки виробництва вапна.

Размещено на .ru