Розробка нових принципів високоградієнтної магнітної фільтрації (сепарації) - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»Спеціальність 05.17.08 - Процеси та обладнання хімічної технології РОЗРОБКА НОВИХ ПРИНЦИПІВ ВИСОКОГРАДІЄНТНОЇ МАГНІТНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ ВИКОНАЛА ГОРОБЕЦЬ СВІТЛАНА ВАСИЛІВНА Розробка нових принципів високоградієнтної магнітної фільтрації.- Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора техничних наук по спеціальності 05.17.08 - Процеси та обладнання хімічної технології.У епоху індустріальної і постіндустріальної цивілізації 21-го століття в розвинутих країнах стандарти якості продукції, як і стандарти якості життя, стають усе більш жорсткими, що, зокрема, ставить нові вимоги перед хімічним виробництвом, як одним з основних напрямків сучасного технічного прогресу. Розвиток хімічних методів і технологій збільшує продуктивність промислових агрегатів, інтенсифікує технологічні процеси виробництва, дозволяє створити нові матеріали й вироби, знайти найбільш ефективні шляхи розвитку ряду галузей промисловості. Тому існує гостра необхідність розробляти нові менш дорогі і прості, а також більш продуктивні в порівнянні з традиційними, технології, процеси й апарати для очищення різних робочих середовищ, а також стічних вод, що є важливою справою практично у всіх галузях. Магнітними фільтрами та сепараторами з ВГФН вилучаються з робочого середовища домішки за рахунок різниці в магнітних властивостях самих домішок і робочого середовища, шляхом збільшення зовнішнього магнітного поля фільтра або зменшення розмірів окремих елементів ВГФН. В звязку з цим необхідність розробки для тонкої і зверхтонкої очистки та сепарації нових принципів та способів формування ВГФН для МФ(С) з мікронними розмірами окремих елементів та невеликим гідродинамічним опором є досить актуальною, так як дозволяє вирішити важливу народногосподарську проблему - поліпшення якості та зменшення втрат готової продукції, удосконалення технологічних процесів у хімічній промисловості, зокрема при виробництві залізоокисних пігментів, гідроксиламіна сульфата, десульфатизації вугілля і ін. та зменшити навантаження на навколишнє середовище.Тому розробка нових принципів створення ВГФН, що, зокрема, мали б декілька рівнів характерних розмірів окремих елементів, і в яких кількість рівнів ВГФН і їхні розмірні характеристики можна було б вибирати виходячи з характеристик середовища, що підлягає очищенню, домісних часток і вимог технологічного процесу до тонкості очищення є досить актуальною. Зроблено аналіз методів визначення магнітної сприйнятливості (МС) мікрообєктів і показано, що частина з існуючих методів не забезпечує визначення ефективної МС мікрообєктів з урахуванням МС робочого середовища безпосередньо в рідині, що важливо при визначення ефективності роботи ВГМФ(С). З цією метою була створена установка для вивчення ефективності уловлювання неферомагнітних домішок феромагнітними насадками різних конструкцій, яка дозволяє змінювати швидкість потоку рідини і його напрямок стосовно зовнішнього магнітного поля, використовувати рідини різної вязкості, застосовувати неферомагнітні домішки з різною магнітною сприйнятливістю і дисперсністю і змінювати величину постійного зовнішнього магнітного поля в інтервалі від 0 до 560 КА/м. Експерименти, проведені на установці, виявили, що характерні розміри кластерів домісних часток, уловлених елементом ВГФН, і характерні розміри областей уловлювання в зовнішньому МП монотонно ростуть із ростом величини зовнішнього МП доти, доки величина останнього не наблизиться до значення, при якому окремий елемент ВГФН повністю намагнічується. У багаторівневих ВГФН перший рівень створюється магнітною системою фільтра, другий рівень - окремими елементами ВГФН, що являють собою кластер часток, розміри яких можуть відрізнятися на порядок або більше, третій рівень - окремими частками, із яких складається кластер, четвертий - уловленими фільтром феромагнітними домішками.Розроблено нові принципи та способи створення та виготовлення з дрібнодисперсного феромагнітного порошку кластерних багаторівневих ВГФН для МФ(С) із заданими параметрами для підвищення ємності та тонкості очищення для систем тонкого очищення в хімічних технологіях, зокрема при виробництві залізоокисних пігментів, гідроксиламіна сульфата, десульфатизації вугілля та ін. Розроблена на основі теоретичних та експериментальних досліджень математична модель визначення магнітної сприйнятливості дрібнодисперсних слабомагнітних домішок з урахуванням параметрів системи, що дозволяє встановити кореляційну залежність між кутом осадження мікрообєктів на ВГФН та магнітною сприйнятливістю мікрообєктів. Отримано удосконалений аналітичний вираз для форми конгломерату уловлених ВГФН слабомагнітних домішок для визначення ємності окремого елемента ВГФН сферичної форми, що дозволяє визначати ємність ВГФН для широкого діапазону робочих параметрів магнітних фільтрів.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ