Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

ДЕСТРАТИФИКАЦИЯ: НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ – НОВЫЙ ТЕРМИН.

Опубликовал Сергей 31 декабря 2010 в рубрике Наука.

Известно, что при длительном хранении нефтепродуктов в ёмкостях происходит рассло­ение содержимого по плотности его компонентов. По свидетельству работников нефтебаз потери от расслоения нефтепродуктов дости­гают 5 — 7% от всего объёма храня­щегося продукта. Борьба с этим яв­лением приобретает особую остро­ту, если приходится хранить, например, мазут в ёмкостях по 200, 500, 700 и более кубометров годами в виде аварийного запаса топлива для котельных или ТЭЦ, работаю­щих в основном на природном газе. Даже если сроки хранения меньше года, расслоение продукта по плот­ности компонентов приводит к по­терям: владелец хранилища пыта­ется удалить образования в виде, например, шламовых вод, сливая их в места хранения отходов. По данным российских экологов, толь­ко на территории одной России скопления отходов в виде шламо­вых вод приближаются к суммар­ному объему в 1 млрд м3.

Stratificare в переводе с латинско­го означает «расслаивать». Отсюда название устройства и технологии, означающее буквально — «препятствование расслаиванию», то есть, название устройства — «дестратификатор», технологии — «дестратификация».

Схематично технология выгля­дит просто: в локальном объёме устройства создается высокоско­ростная затопленная струя, в гра­ничных слоях которой элементар­ные объёмы жидкости испытывают колоссальные сдвиговые напряже­ния. В результате элементарный объём жидкости стремительно «раскручивается», а возникший вихревой моль жидкости обладает, как известно, своим гравитацион­ным полем. Внутри вихревого моля появляется парогазовый пузырек.

Известно также, что величина пу­зырьков имеет большое значение для их дальнейшей судьбы. Наибо­лее крупные из них под действием архимедовых сил немедленно всплывают на поверхность и исче­зают. Меньшие по размеру с всплы­тием не торопятся, но среди них есть и, так называемые, «устойчи­вые пузырьки», действие архимедо­вых сил на которые уравновешива­ется силой сопротивления Стокса.

Такие пузырьки могут существо­вать в объёме жидкости постоянно. По мере естественного процесса перемещения наиболее плотных компонентов в нижнюю часть хра­нимого объёма, равновесие между архимедовыми и силами сопротив­ления Стокса для мелких пузырь­ков нарушается и они начинают движение вверх. При этом, вслед за движущимся пузырьком, возникает спутный («кильватерный») микро­поток жидкости. То есть, при своем движении пузырек одновременно вызывает перемешивание слоев жидкости, что, естественно, замед­ляет процесс расслоения.

В дестратификаторе эффект об­разования множества мельчайших парогазовых пузырьков усиливает­ся за счёт того, что используется вихревой эффект быстровращающегося локального объёма жидко­сти. Скачок гидродинамического уплотнения на срезе выхода вихря в сам хранимый объём жидкости вступает во взаимодействие с око­лоосевой зоной местного разреже­ния, создаваемого вихревым пото­ком. Следствием этого становится возникновение резонансного явле­ния, разрушительно действующего на наиболее крупные парогазовые пузырьки и, в то же время, порож­дающего какое-то дополнительное количество мелких. Кстати, в са­мом объёме жидкости отчётливо прослушивается характерный ше­лестящий, с легким потрескивани­ем звук работающего устройства.

Дестратификатор, рассчитанный на обработку значительных объё­мов жидких нефтепродуктов, раз­мещается внутри ёмкостей в 200, 500, 700 и более м3. Причем, замко­вое соединение с подающим пат­рубком позволяет как легко установить, так и быстро удалить устройст­во из ёмкости через её верхний све­товой люк (стандартный проходной диаметр которого равен 500 мм), то есть, монтаж-демонтаж устройства не требует опорожнения ёмкости. Масса дестратификатора — 42 кг.

Устройство не имеет каких-либо подвижных или вращающихся де­талей и относится к тем, про кото­рые говорят: «там ломаться нече­му, — установил, включил и забыл».

Несмотря на то, что для подачи 10... 12 м3 в час, давлением в 3...6 кгс/см2 объёма рабочей жидко­сти (из объёма самой же ёмкости) потребляется всего-то 3...5 кВт электрической мощности, дестратификатор прогоняет через свои рабочие полости 115.. 120 мУч жид­кости. Этот парадоксальный на первый взгляд момент объясня­ется тем, что дестратификатор кон­структивно является новым типом эжекционного устройства, в кото­ром коэффициент эжекции на по­рядок (!) выше существующих струйных устройств. Способ, поз­воливший получить столь эффек­тивное устройство и создающий, без всякого сомнения, новый класс струйных аппаратов, защищен па­тентом РФ за № 2198019.

Дестратификатор работает так­же в роли механической мешалки. Создаваемый им вихревой шнур жидкости, имея сложную тополо­гию течения потоков, втягивает в процесс чисто механического пере­мешивания абсолютно все слои в емкости. Даже поверхностный слой под действием сил поверхно­стного натяжения участвует в про­цессе перемешивания.

Существует вариант дестрати­фикатора, дополненного головкой низкочастотного звукогенератора. Обработка жидкости звуковым по­лем в спектре низких частот ведет к росту числа мельчайших парогазо­вых пузырьков и полному разруше­нию крупных.

Кроме того, в конструкции дестратификатора со звукогенератором появляется внутренний контур рециркуляции обрабатываемой жидкости — часть её на выходе из акустической каме­ры отбирается и вновь направляет­ся в рабочие полости. В рециркуля­ционном объёме уже содержатся парогазовые пузырьки. Поэтому при прохождении вихревой трубки идет как бы сортировка пузырь­ков: наиболее крупные скаплива­ются в центре вихревого потока, а мелкие оказываются на перифе­рии вихревой трубки. Периферий­ный поток проходит повторную (и неоднократную) обработку звуко­вым полем, что вызывает еще бо­лее тщательное дробление мелких пузырьков на мельчайшие (до по­лучения устойчивых пузырьков). Таким образом, в результате мно­гократности обработки жидкость насыщается, в основном, парогазо­выми пузырьками с размерами ус­тойчивых пузырьков. А чем выше содержание в жидкости устойчи­вых пузырьков, тем дольше она способна противостоять процес­сам расслоения по плотности её компонентов.

В дополнение ко всему сказан­ному, следует обратить внимание на то, что постоянная рециркуля­ция жидкости ведет к локальному разогреву жидкости на 25...45°С (разброс температур зависит от процентного содержания воды в составе нефтепродукта, поскольку в процессе разогрева участвует, в основном, вода). Это позволит ис­пользовать дестратификатор для работы с присадками, для выпол­нения также некоторых видов ра­бот по компаундированию топлива. Массовый расход внутренней ре­циркуляции составляет 3...4 л/с.

Имеется также эскизная прора­ботка стационарной дестратификационной установки в виде от­дельной единицы оборудования нефтебазы или хранилища нефте­продуктов аварийного запаса. Ус­тановка обвязывается трубопрово­дами с отключающей арматурой со всеми емкостями хранения нефте­продукта. По мере необходимости, она подключается к той или иной емкости и включается в работу по прямому своему назначению. Мо­жет быть создана автоматическая система, которая периодически, по заданной программе произво­дит работы по дестратификации нефтепродуктов, находящихся в режиме длительного хранения.

Следует сказать еще об одной важной особенности процесса дестратификации.

Насыщение углеводородного жидкого топлива мельчайшими па­рогазовыми пузырьками приводит к качественному изменению само­го топлива. Парогазовый пузырек в жидкости является своеобраз­ным концентратором напряжения.

Например, для того чтобы по­рвать лист бумаги строго по линии (у вас не оказалось под рукой нож­ниц), производитель бумажной продукции предусматривает нане­сение перфорации — множества отверстий диаметром в десятые до­ли миллиметра, которые и являют­ся концентраторами напряже­ния, — разрыв бумаги идет ровно от одного отверстия к другому.

При сжигании жидкого углево­дородного топлива добиваются его распыления на мелкие капли. Чем меньше их размеры, тем легче по­лучить качественную топливовоз- душную смесь, тем меньше потери от неполноты сгорания топлива, тем больше удельное количество тепловой энергии. Таким образом, чем больше в составе жидкого топ­лива мельчайших устойчивых па­рогазовых пузырьков, тем больше вероятность разрыва жидкости по линиям и поверхностям от пузырь­ка к пузырьку, то есть, тем меньше размер капель распыла топлива. Тем меньше затраты энергии на распыление топлива.

Насыщение углеводородного жидкого топлива мельчайшими па­рогазовыми пузырьками ведет к серьезной экономии топлива. Про­цесс дестратификации — тот ред­кий случай, когда и у производите­ля (хранителя), и у потребителя жидкого топлива экономические интересы совпадают: есть возмож­ность получить какую-то реальную экономию и избежать дополни­тельных потерь либо в виде шлама и шламовых вод, либо избежать потерь из-за неполноты сгорания топлива, пытаясь сжигать далеко не качественное топливо.

Не следует забывать при этом, что дестратификация жидкого топ­лива снижает нагрузку на сущест­вующую экосистему.

Автор статьи: Хомзя Умяров.

Читайте также:

ЭЛЕКТРОНЕТ
ПОЖИРАТЕЛИ ОЗОНА
Какой была Земля 4 млрд лет назад?
Частный космос.


Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.