Анализ применения на предприятиях ремонтно-эксплуатационных баз флота плазменной резки на водонаполненных раскройных столах (ВРС). Процесс образования вредных веществ в поддоне ВРС. Схема оборотного водоснабжения раскройных столов машин термической резки.
Аннотация к работе
Применение систем оборотного водоснабжения на специализированных участках ремонтно-эксплуатационных баз флота 03.00.16 - Экология (технические науки) кандидата технических наук Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта» Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Наумов Виктор Степанович кандидат технических наук, доцент Васильев Сергей Александрович Защита состоится «30» сентября 2009 г. в «1300» часов на заседании диссертационного совета Д 223.001.01 при ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта» по адресу: 603950, г.Для повышения экологической безопасности плазменной резки в настоящее время применяют водонаполненные раскройные столы (ВРС - система «Water-Table»). Решению проблем снижения антропогенной нагрузки на ОС от специализированных участков РЭБ флота посвящены работы Ю. С. Эффективное их решение сдерживается отсутствием комплексных исследований в области оборотного водоснабжения раскройных столов машин термической резки (МТР), в том числе, применения активированных окислительных технологий (АОТ) очистки технической воды. Обосновать возможность использования АОТ для комплексной очистки технической воды в системе «Water-Table». Разработать математическое описание работы системы комплексной очистки технической воды (СОТВ) и отдельных ее элементов с использованием АОТ очистки технической воды.Для этого необходимо определить размеры и конфигурацию температурных зон в районе реза, обосновать минимально необходимый объем воды в поддоне ВРС и производительность (объемную скорость циркуляции воды) СОТВ в системе оборотного водоснабжения ВРС МТР. Эксперимент показал также, что активное турбулентное перемешивание воды под действием давления режущей дуги имеет место лишь в трех ближайших к дуге зонах; в четвертой, в том числе по границе жидкого контура, характер движения воды близок к ламинарному режиму. Изменение концентрации загрязняющих веществ в общем случае можно представить в виде трехмерного уравнения турбулентной диффузии, учитывающего физико-химическое взаимодействие загрязняющих веществ с технической водой и наличие источника загрязнений: (1) где С - концентрация загрязняющих веществ; и, v, w - составляющие скорости циркуляции воды по декартовым осям х, у, z соответственно; WC - собственная гравитационная вертикальная скорость загрязняющих веществ; ?0 - постоянная химического разложения загрязняющих веществ; КС, KCL - вертикальный и горизонтальный коэффициенты турбулентной диффузии, м2/с; ? - дельта-функция Дирака; Q - мощность источника загрязнения, КВТ; х*, у*, z* - координаты положения источника загрязнения в трехмерном пространстве, м. В самом общем виде они выглядят следующим образом: (2) где a и b - задаваемые коэффициенты, принимающие значения либо 0, либо 1; ?i - параметры взаимодействия загрязнений с водой (зависят от скорости циркуляции и объема технической воды в поддоне ВРС; Qi - известное количество загрязняющих веществ, поступающих в единицу времени, мг/м3; - нормальная составляющая турбулентного потока загрязняющих веществ через боковой (жидкий) контур. С учетом изложенного, а так же в предположении, что между параметрами u, v и w в формуле (1), параметром ?i в формуле (2), скоростью циркуляции воды в поддоне ВРС (W0, м/с) и объемом ВРС (VBPC, м3) имеется функциональная зависимость GЖСОТВ=f(u; v; w; ?i; VBPC; W0), может быть определена производительность СОТВ по воде: (4) где GЖЦВ - массовый расход воды на разовое заполнение системы, кг/с; GЖКВ - компенсация убыли воды в системе, кг/с; GЖСОХЛ - расход воды в системе охлаждения плазмотрона и в теплообменном аппарате, кг/с.Итогом выполненных исследований является научное обоснование метода снижения антропогенной нагрузки на ОС от специализированных участков механизированной термической резки СРЗ, БТОФ и РЭБ флота на основе оборотного водоснабжения раскройных столов МТР и использования АОТ очистки технической воды. Разработано математическое описание процессов образования и распространения вредных веществ в технической воде ВРС. С учетом выявленных закономерностей распространения загрязнений в воде раскройного стола разработана перспективная ресурсосберегающая схема оборотного водоснабжения ВРС МТР. Обоснованы минимально необходимая глубина ВРС и возможность использования для комплексной очистки технической воды АОТ. Определена доза САО, необходимая для нейтрализации технической воды в системе «Water-table» и минимально необходимая доза озона для очистки технической воды в СОТВ и исключения опасности получения нежелательных побочных продуктов озонолиза.