Главная -> Словарь

Акустического воздействия

Разработка и внедрение в различные процессы химической технологии комплекса высокоэффективных смесительных и распылительных устройств, созданных на основе акустических генераторов, дает возможность помимо интенсификации технологического процесса, унифицировать применяемое технологическое оборудование. При этом снижается ассортимент комплектующих изделий, упрощается обслуживание и ремонт оборудования.

На основе разработанных базовых акустических генераторов созданы гомогенизаторы — смесители для различных технологических процессов, в том числе для подготовки сырья для технического углерода и производства пигментированных лакокрасочных материалов.

2.1. Принципиальные схемы акустических генераторов

Технические характеристики и геометрические размеры устройств, конструируемых на основе акустических генераторов, во многом определяются параметрами вихревой камеры. Для определения рациональных размеров вихревой камеры необходимо руководствоваться рекомендациями по выбору соотношений между основными размерами и методикой расчета параметров камеры.

3.2. Гомогенизаторы на основе вихревых акустических генераторов

Для применения в различных технологических процессах авторами разработаны конструкции форсунок на основе акустических генераторов с регулируемыми параметрами, обладающие высокой дисперсностью распыления жидкости и обеспечивающие требуемую полноту сгорания сырья с наименьшими выделениями вредных веществ.

На основе акустических генераторов разработаны конструкции одно- и многосопловых акустических форсунок . Основным элементом конструкции являются один или несколько вихревых акустических генераторов, конструктивно оформленных в единый агрегат. При этом взаимное расположение генераторов в распылителе должно быть таким, чтобы при минимальных габаритных размерах устройства обеспечивалось наиболее тонкое

распыление жидкости. На рис. 4.1 представлены принципиальные схемы одно- и многосопловых распылителей, созданных на основе вихревых акустических генераторов.

Б(ыбор оптимальных соотношений между качеством распыления и размерами распылительных устройств входит в задачу расчета многосопловых распылительных устройств на основе вихревых акустических генераторов.

технологии и предлагаемым вариантам. Как видно из данных таблицы, использование смесительных и распылительных устройств на основе вихревых акустических генераторов обеспечивает уменьшение затрат на получение сырьевых смесей и снижение температуры процесса сажеобразования. При этом возможно два варианта организации технологического процесса производства технического углерода:

Использование в нефтехимическом производстве технологического оборудования, созданного на основе акустических генераторов, обеспечивает, как это показано на практическом материале, существенную интенсификацию основных технологических процессов. Это позволяет внести соответствующие изменения в технологический регламент производства, а также реализовать гибкую систему организации технологического процесса, обеспечивающую получение выпускаемой продукции без существенной реконструкции оборудования.

Обработка коксующейся массы УЗ-полем в течение всего периода времени является достаточно энергоемким процессом. Мы полагаем, что эффект, получаемый от наложения акустического воздействия в течение нескольких часов в интервалы времени между точками фазовых переходов, может быть реализован при наложении того же поля в окрестности точек фазового перехода в течение несколько минут. Для экспериментальной проверки этой гипотезы нами был разработан и опробован УЗ-генератор с возможностью непрерывного изменения интенсивности акустического поля в интервале 0-12 Вт/см" и непрерывного изменения частоты поля в интервале 0,7-650 кГц.

За последние годы методы высокоэнергетического воздействия на технологические среды с целью повышения эффективности процессов перешли из разряда экспериментальных и лабораторных исследований в реально существующие процессы промышленных масштабов. Один из таких методов - метод кавитационно-акустического воздействия.

В процессе переработки мазутов нами предложено применять специально сконструированные и изготовленные для этих целей аппараты кавитационно-акустического воздействия. Перетекающая с высокой скоростью по каналам аппарата углеводородная среда генерирует высокочастотные колебания импульсов давления.

В основе предлагаемой технологии лежат традиционные термические процессы с использованием в качестве фактора интенсификации кавитационно-акустического воздействия. Мы разработали два принципиально различных варианта аппаратурно-технологического оформления процессов переработки мазута. Один вариант технологии - применительно к масштабам нефтеперерабатывающего завода производительностью по сырью 200-500 тыс.т/год. Другой вариант технологии - блочная малогабаритная установка производительностью по сырью 30-100 тыс.т/год.

Аппаратурно-технологическое оформление процессов с применением кавитационно-акустического воздействия отвечает требованиям энергосберегающих технологий, приемлемо и для малотоннажных производств.

дических колебаний температуры или концентрации парафинов около кривой равновесия дисперсная фаза -среда - При достаточной интенсивности акустического воздействия вновь возникающие зародыши кристаллов парафина периодически растворяются. Растут в основном крупные кристаллы . Одновременное колебание температуры и концентрации на.микро-и макроуровнях на практике

Обработка коксующейся массы УЗ-полем в течение всего периода времени является достаточно энергоемким процессом. Мы полагаем, что эффект, получаемый от наложения акустического воздействия в течение нескольких часов в интервалы времени между точками фазовых переходов, может быть реализован при наложении того же поля в окрестности точек фазового перехода в течение несколько минут. Для экспериментальной проверки этой гипотезы нами был разработан и опробован УЗ-генератор с возможностью непрерывного изменения интенсивности акустического поля в интервале 0-12 Вт/см2 и непрерывного изменения частоты поля в интервале 0,7-650 кГц.

Технологические эффекты акустического воздействия в большинстве случаев связаны со специфическими нелинейными явлениями. Для рассмотрения области нелинейной акустики проводят оценку порядка величин в дифференциальном уравнении движения, выбирая в качестве характерного масштаба расстояние, на котором происходит существенное изменение переменных, длины звуковой волны X, а в качестве характерного времени — период волны Т . Тогда

При оптимальном соотношении между звуковым и статическим давлением интенсивность кавитации, а, следовательно, и эффективность звукового воздействия максимальна. Изменяя одновременно и звуковое и статическое давление и добиваясь между ними оптимального соотношения за счет изменения объема резонансной камеры и противодавления в системе, можно многократно повысить интенсивность ультрозвукого воздействия. Таким образом, управляя процессом акустического воздействия, можно существенно повысить эффективность его влияния на технологические процессы, протекающие в жидких средах.

3.3. Влияние акустического воздействия на углеводородное сырье

воздействия сначала снижается на 20 - 30 %, а в последующем либо восстанавливается , либо не восстанавливается . Снижение вязкости в акустическом поле, как правило, объясняют ее частичным нагревом за счет поглощения упругой энергии и разрывом связей у отдельных макромолекул при кавитации. По нашему мнению под воздействием ультразвука частично разрушается структура дисперсной системы, каковой является нефть. Кстати, для интерпретации факта увеличения вязкости после снятия акустического воздействия авторами также дается аналогичное объяснение. Нефти, имеющие большую вязкость и содержащие парафины и смолы, представляют собой периодические коллоидные структуры. Акустическое поле приводит к деструкции такой структуры за счет нагрева и знакопеременных давлений в волне. Это проявляется в снижении вязкости сразу после воздействия. С течением времени начинается новое структурирование и вязкость возрастает.