Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Иванов Сергей Петрович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОДООБОРОТНЫХ ЦИКЛАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Уфа - 2012
Работа выполнена на кафедре Оборудование нефтехимических заводов в филиале ФГБОУ ВПО УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ в г. Стерлитамаке.
Научный консультант доктор технических наук, профессор Ибрагимов Ильдус Гамирович.
Официальные оппоненты:
Калекин Вячеслав Степанович, д. т. н., профессор, ФГБОУ ВПО Омский государственный технический университет, профессор кафедры Транспорт и хранение нефти и газа. Стандартизация и сертификация;
Кузеев Искандер Рустемович, д. т. н., профессор, ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет, зав. кафедрой Технологические машины и оборудование;
Сидягин Андрей Ананьевич, д. т. н., профессор, Дзержинский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, профессор кафедры Машины и аппараты химических и пищевых производств.
Ведущая организация ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет.
Защита диссертации состоится л22 мая 2012 года в 1500 на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Автореферат разослан л16 апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев К.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Водооборотные циклы промышленных предприятий в основном предназначены для охлаждения оборотной воды от низкопотенциального тепла технологических процессов. Они состоят, как правило, из комплекса взаимосвязанных сооружений - водозаборных устройств (насосных станций), установок предварительной подготовки воды, регулирующих и запасных емкостей, охладителей воды и разводящей сети трубопроводов.
По данным государственного учета использования в Российской Федерации промышленностью расходуется в год около 40 миллиардов м3 свежей воды, что составляет 50% общего количества, забираемого для нужд народного хозяйства из источников водоснабжения. Это составляет примерно 20% потребности промышленных предприятий в воде. Недостающее количество (160 миллиардов м3) обеспечивается за счет повторного использования воды после охлаждения и (или) очистки. Такая вода называется оборотной или циркуляционной.
Оборотная вода применяется в качестве хладагента для охлаждения технологического оборудования или для конденсации и охлаждения газообразных и жидких продуктов в теплообменных аппаратах. Нагретая в процессе теплосъема оборотная вода охлаждается преимущественно на градирнях, и после очистки (при необходимости) возвращается в систему. Часть оборотной воды (обычно не более 5%) теряется на испарение, капельный унос, утечки и сброс при продувке системы.
Превышение температуры оборотной воды от регламентируемой по техническим требованиям к технологическим процессам всего лишь на 1,5 0С приводит к снижению выработки продукции (до 15%) и ухудшению ее качества.
Вместе с тем, при неудовлетворительной работе градирен температура воды, возвращаемой в оборотный цикл, часто превышает регламентируемую температуру, и предприятия для поддержания требуемого температурного режима прибегают к нежелательному приему - лосвежению системы оборотного водоснабжения, при котором повышают до 10% и более сброс из системы теплой воды при одновременном увеличении расхода подпиточной воды из природного источника.
Эффективность процесса охлаждения оборотной воды в градирнях в основном определяется насадочными устройствами (оросителями), которые должны обеспечить необходимую поверхность контакта фаз при минимально возможных аэро- и гидродинамическом сопротивлениях, а также способствовать свободному перераспределению восходящего воздушного потока по своему объему и поддерживать устойчивое пленочное течение охлаждаемой воды.
Несмотря на то, что в нашей стране рядом производственных фирм и организаций изготавливается полимерная оснастка для градирен, в промышленности до сих пор (около 70 %) в качестве оросителей применяются устаревшие, малоэффективные конструкции, выполненные из дерева или асбестоцемента.
Кроме этого, технология изготовления полимерной оснастки нередко не отработана, сложна и энергозатратна. Основными недостатками данных оросителей являются большая масса на единицу площади, недолговечность, малая поверхность контакта, высокий коэффициент аэродинамического сопротивления, невозможность свободного перераспределения восходящего воздушного потока по объему, неустойчивость и нестабильность типа и режима течения охлаждаемой оборотной воды по поверхности контакта.
Однако, как показывает опыт, использование полимерных материалов и композиций на их основе, технологические характеристики которых значительно превосходят аналогичные у традиционных материалов, в совокупности с высокопроизводительными и технологичными способами для изготовления оросителей может значительно повысить их эффективность и эффективность тепломассообменных процессов охлаждения оборотной воды в целом.
Вышеизложенное обуславливает актуальность данной работы.
Часть диссертационной работы выполнена в рамках реализации ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009Ц20годы (гос. контракты на проведение НИР: № П 358 от 30.07.09; № 16.740.11.0304 от 07.10.10).
Цель и задачи исследования Целью диссертационной работы является совершенствование тепломассообменных процессов в водооборотных циклах промышленных предприятий повышением эффективности охлаждения оборотной воды в градирнях с обоснованием и реализацией концепции разработки конструкций насадочных устройств из полимерных материалов и определении технологии их изготовления, за счет:
Ц разработки конструкций насадочных устройств - оросителей из полимерных материалов с оптимальным соотношением поверхностных и аэродинамических характеристик, возможностью обеспечения режима устойчивого пленочного течения оборотной воды по межфазной поверхности, обладающих высокой надежностью, долговечностью и химической стойкостью;
Ц формулировки научно обоснованных рекомендаций по технологии изготовления составляющих элементов оросителя градирен, с совершенствованием инструментов реализации процесса, разработкой методик их расчета, исследовании реологических и гидродинамических характеристик расплавов полимеров.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
Ц провести анализ современного состояния технических водооборотных систем и проводимых в них процессах испарительного охлаждения;
Ц разработать и классифицировать новый тип конструкций полимерных оросителей градирен;
Ц разработать экспериментальную установку для определения основных технологических характеристик полимерных оросителей;
Ц исследовать влияния конструктивных особенностей, аэродинамических и технологических характеристик полимерных насадок градирен на эффективность процесса охлаждения оборотной воды;
Ц разработать методику расчета основных технологических характеристик оросителей из полимерных материалов и композиций на их основе;
Ц провести анализ и рекомендовать технологию изготовления полимерной оснастки градирен, характеризующуюся высокой производительностью, энергоресурсосбережением;
Ц разработать конструкцию экструзионной головки и усовершенствовать методику расчета и проектирования экструзионного формующего инструмента для изготовления сетчатых элементов полимерной оснастки градирен.
Ц разработать экспериментальную установку для определения реологических и расходно-напорных характеристик расплавов полимеров, исследовать реологические характеристики промышленных полимеров и выбрать оптимальный материал и режим для изготовления разработанных конструкций оросителей градирен.
Научная новизна Получены математические зависимости, устанавливающие связь между силами поверхностного натяжения оборотной воды и конструктивными элементами полимерных оросителей для оптимизации их геометрии с целью образования устойчивой пленки оборотной воды на их поверхности.
Установлены математические зависимости и разработана методика расчета для определения основных технологических характеристик полимерных оросителей градирен.
Получена математическая зависимость по определению расходнонапорных характеристик формующего инструмента для изготовления сетчатых оболочек, основанная на степенной зависимости эффективной вязкости расплавов промышленных полимеров от напряжения сдвига.
Установлена математическая зависимость между коэффициентом разбухания экструдата, геометрическими характеристиками формующих каналов экструзионных головок и основными параметрами процесса при экструзии расплава полиэтилена низкого давления (ПНД 277-73) по ГОСТ 16338, полиэтилена высокого давления (ПЭВД 15802-020) по ГОСТ 16337, полистирола (ПСМ - 115) по ГОСТ 20282.
Классифицирован новый тип полимерных оросителей градирен на основе сетчатой оболочки.
Практическая значимость и реализация работы заключается в том, что:
Ц cформулированы принципы конструирования и разработан новый тип конструкций полимерных оросителей градирен на основе сетчатой оболочки, обеспечивающий устойчивое пленочное течение оборотной воды по поверхности контакта;
Ц получены методики расчета для оптимизации геометрии конструктивных элементов оросителей. Получено 22 патента на изобретения и полезные модели по конструкциям оросителей;
Ц созданы экспериментальные установки для определения основных технологических характеристик насадочных устройств, исследования реологических и расходно-напорных характеристик промышленных полимеров для изготовления оросителей;
Ц сформулированы основные принципы проектирования профильнопогонажных экструзионных головок и разработана конструкция промышленной экструзионной головки для изготовления полимерной сетчатой оболочки. Получено 7 патентов на изобретения и полезные модели по конструкциям экструзионных головок.
Ц разработана методика расчета профильно-погонажных экструзионных головок.
Разработанные конструкции полимерных насадочных устройств с целью совершенствования процесса охлаждения оборотной воды в градирнях внедрены и прошли промышленные испытания на предприятиях:
Ц ОАО ГАЗПРОМ НЕФТЕХИМ САЛАВАТ (проведена замена древесных оросителей на градирне ВГ - 70);
Ц ОАО КАУСТИК (проведена замена асбестоцементных оросителей на градирне СК - 400);
Ц ООО Стерлитамакский завод катализаторов (проведена реконструкция эжекционной градирни с установкой вентиляторов и полимерных оросителей);
Ц ОАО Синтез Каучук (произведена реконструкция градирни СК - 400 с заменой древесных оросителей на полимерные);
Ц ООО Розничная сеть АЗС САЛАВАТ (проведена реконструкция вентиляторной миниградирни Росинка).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:
Ц на VIII Международной научно-практической конференции Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков, г. Пенза 2003 г.
Ц на 22 Симпозиуме по реологии, г. Валдай, 2004 г.
Ц на IV Международной научно-практической конференции Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности, г. Санкт - Петербург, 2007 г.
Ц на VII Российском энергетическом форуме Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса, г. Уфа, 2007 г.
Ц на Международной конференции Производство. Технология. Экология, г. Ижевск, 2010 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано научных труда. Из них одна монография, 18 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 29 патентов на изобретения и полезные модели, 5 докладов на различных научных конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 2наименования. Общий объем работы 250 страниц, 107 рисунков, 29 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель, основные задачи, методологическая основа исследований, изложена научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы.
В первой главе проведен аналитический обзор информации, посвященный водооборотным циклам промышленных предприятий, а именно процессу испарительного охлаждения оборотной воды и техническим системам для его проведения, таким, как пруды-охладители, брызгальные бассейны и градирни. Показано, что наиболее перспективным, экономически целесообразным и экологически безопасным является процесс охлаждения оборотной воды при помощи градирен.
Проведен подробный анализ конструкций оросителей градирен как основных элементов, влияющих на эффективность процесса охлаждения. Установлено, что эксплуатируемые в настоящее время оросители градирен имеют ряд существенных недостатков.
К основным недостаткам указанных оросителей градирен можно отнести следующие:
Ц большая масса на единицу площади оросителя;
Ц относительно небольшая контактная площадь;
Ц недолговечность конструкции;
Ц невозможность перераспределения воздушного потока в объеме оросителя;
Ц невозможность самоочищения в процессе работы от механических включений;
Ц малая прочность конструкции.
По результатам анализа определены основные направления исследований по совершенствованию процесса охлаждения оборотной воды с разработкой конструкций оросителей градирен с выбором технологии их изготовления из современных полимерных материалов.
В последнее время практически во всех отраслях промышленности широкое применение находят изделия из полимеров. По своим уникальным свойствам эти материалы значительно превосходят такие традиционные материалы как древесина, асбестоцемент и даже ряд металлов. Данные некоторых исследователей свидетельствуют о перспективности использования полимеров для изготовления оснастки градирен.
Однако при выборе полимерного материала необходимо учитывать, что с целью предотвращения коррозии технологического оборудования, солеотложения, биообрастания и т.п. на предприятиях проводится водоподготовка с использованием, так называемых ингибиторов, которые в разной концентрации вводят в оборотную воду.
В первой главе также проведен обзор наиболее часто применяемых в промышленности ингибиторов для оборотной воды, с целью выбора химически стойкого к ним полимера.
Предлагается использовать полиэтилен низкого давления (ПНД 277-73) по ГОСТ 16338, полиэтилен высокого давления (ПЭВД 15802-020) по ГОСТ 163и полистирол (ПСМ - 115) по ГОСТ 20282.
На основании проведенного анализа конструкций оросителей градирен можно утверждать, что наиболее перспективным элементом для изготовления блоков оросителя является сетчатая структура. В диссертационной работе предлагается разработанная конструкция сетчатой оболочки из полимерных материалов в качестве составляющих элементов блока оросителя.
1 - полимерное волокно Рисунок 1 - Развертка сетчатой оболочки.
Сетчатая оболочка образована слоем пересекающихся полимерных волокон 1 цилиндрической (или другой) формы, полимерные волокна расположены одним слоем и имеют форму взаимно пересекающихся в вершинах и впадинах синусоид со средними линиями параллельными центральной оси сетчатой оболочки.
С точки зрения интенсификации процессов тепломассообмена пленочный режим течения оборотной воды по поверхности оросителя является наиболее эффективным.
Для образования устойчивой пленки воды на поверхности сетчатой оболочки в виду сложности ее конструктивного исполнения необходима оптимизация геометрии конструктивных элементов. Для этой цели была получена математическая зависимость, позволяющая определять геометрические размеры и взаимное расположение полимерных волокон, составляющих сетчатую оболочку применительно к конкретным условиям эксплуатации, а именно для плотности орошения до 12 м3/(м2 час).
Определено, что для существования устойчивой пленки оборотной воды на поверхности полимерных сетчатых оболочек оросителей градирен необходимо выполнение следующих условий: сила поверхностного натяжения жидкости должна превышать силу тяжести ее пленки в ячейке, а энергия сил поверхностного натяжения должна быть больше энергии движения жидкой пленки в ячейке.
Исходя из этих условий получена следующая математическая зависимость:
, (1) где Gv - объемный расход жидкости, м3/с; a - ширина ячейки, м; L - длина ячейки, м; - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м; - плотность жидкости, кг/м3, g - ускорение свободного падения, м/с2.
По результатам визуальных наблюдений (рисунок 2), при проведении экспериментальных исследований, можно сделать вывод о наличии устойчивой пленки и пленочного течения оборотной воды по поверхности сетчатой оболочки при плотности орошения до 12 м3/(м2 час).
а) плотность орошения 5 м3/(м2 час) б) плотность орошения 8 м3/(м2 час) 1 - полимерное волокно; 2 - пленка воды.
Рисунок 2 - Пленочное течение оборотной воды по поверхности сетчатой оболочки.
Достаточно сложная конфигурация и взаимное расположение образующих сетчатую оболочку полимерных волокон приводит к необходимости разработки методов расчета ее основных параметров. В частности, для определения погонной массы сетчатой оболочки в зависимости от диаметра полимерных волокон, амплитуды и периода синусоиды получено уравнение:
L 3 а2 Dа 3 mп Sc, (2) L 4 а 1 L2 где Sс - площадь сечения полимерного волокна, м2; - плотность полимерного материала, кг/м3; a - амплитуда, м; L - пространственный период синусоиды, м;
D - параметр, зависящий от количества полимерных волокон в оболочке, м (D = n2a/, где n - количество полимерных волокон в оболочке).
Геометрические размеры сетчатых оболочек, использованных для проведения экспериментальных исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Геометрические размеры сетчатой оболочки.
Внешний диаметр Диаметр полимер- Ширина ячейки, Длина ячейки, мм оболочки, м ного волокна, мм мм (по средней (по средней лилинии) нии) 0, 045 20.02 150.15 200.0, 065 20.02 150.15 200.На основе полимерной сетчатой оболочки, как составляющего элемента были разработаны и запатентованы 22 конструкции оросителей градирен.
На рисунках 3,4 представлены некоторые из разработанных и исследуемых конструкции блоков оросителя градирен, изготовленных на основе сетчатой оболочки. 1 3 2 а) Ороситель ОГГТ б) Ороситель ОГББ в) ороситель ОГЛЗ 1 - сетчатая оболочка; 2 - блок сетчатых оболочек; 3 - гофрированная труба; 4 - лопастной завихритель.
Рисунок 3 - Полимерные оросители градирен.
1 1 - сетчатая оболочка; 2 - гофрированная труба Рисунок 4 - Полимерный ороситель градирни ОГК.
К основным преимуществам разработанных конструкций блоков оросителя с применением сетчатой оболочки относятся:
Ц малая масса по сравнению с оросителями из традиционных материалов;
Ц большая и развитая поверхность контакта;
Ц малое аэродинамическое сопротивление;
Ц возможность свободного перераспределения воздушного потока в объеме оросителя;
Ц оптимальное для процессов тепломассообмена капельно-пленочное течение оборотной воды по поверхности контакта;
Ц высокая производительность и эффективность изготовления благодаря использованию современных полимерных материалов в совокупности с технологичными способами их переработки.
В настоящее время отсутствует классификация конструкций оросителей градирен, изготовленных на основе объемных сетчатых элементов. Предлагается их классифицировать по следующим основным признакам.
1. По направлению вектора скорости восходящего паровоздушного потока в выходном сечении оросителя: прямой; наклонный; вихревой.
2. По коэффициенту аэродинамического сопротивления:
Ц низкого аэродинамического сопротивления (коэффициент сопротивления 3 10);
Ц среднего аэродинамического сопротивления (коэффициент сопротивления 10 15);
Ц высокого аэродинамического сопротивления (коэффициент сопротивления 15).
3. По конструктивным признакам:
Ц однородные (прямые, наклонные, перекрестные на основе сетчатых оболочек);
Ц с завихрительными элементами в объеме оросителя;
Ц с распределительными элементами в объеме оросителя;
Ц с ограничительными элементами в объеме оросителя;
Ц комбинированные.
Во второй главе для исследования влияния конструктивных особенностей гидроаэротермических характеристик разработанных полимерных насадок градирен на эффективность процесса испарительного охлаждения представлена спроектированная и изготовленная экспериментальная установка.
Аэродинамические и гидроаэротермические испытания проводились с целью оценки эффективности процесса охлаждения воды, определения коэффициентов аэродинамического сопротивления, тепло- и массоотдачи разработанных конструкций оросителей в зависимости от расхода (плотности орошения) воды и расхода воздуха (скорости воздушного потока). Испытания проводились на сухом оросителе и при плотности орошения до 12 м 3/(м 2ч), скорость восходящего воздушного потока изменялась от 0,5 до 2,5 м/с, температура подаваемой воды t2 составляла 40 оС.
1 - вентилятор; 2 - насос; 3 - нагревательные устройства; 4 - емкость с горячей водой; 5 - водораспределительная система; 6 - исследуемый ороситель градирни; 7 - емкость с охлажденной водой; - шахта вертикальная (корпус установки); 9 - измерительные приборы; 10.1Ц10.6 - запорная арматура.
Рисунок 5 - Экспериментальная установка для исследования гидроаэротермических характеристик оросителей градирен.
На основании анализа известных методов расчета с учетом конструктивных особенностей разработанных конструкций оросителей в работе предложена математическая зависимость и методика расчета эффективности разработанных конструкции оросителей, основные положения которой заключаются в следующем.
В первом приближении градирня представляется в виде теплообменного аппарата, в котором теплоноситель - вода передает тепло охлаждающему агенту - воздуху путем непосредственного контакта.
Баланс тепла, отдаваемого в градирне водой и воспринимаемого воздухом определяется уравнением:
r Q Cж Gжt1 t2 Gи Gвi2 i1, (3) Сж где Сж- удельная теплоемкость воды (кДж/(кг град)); Gж - гидравлическая нагрузка на градирню (кг/с); t1, t2 - температура воды на входе и на выходе из градирни (град); Gи - количество испарившейся воды (кг/с), Gв - расход воздуха ( кг/с); i1, i2 - удельные энтальпии воздуха в ядре потока при входе в градирню и на выходе (Дж/кг); r - удельная теплота испарения (кДж/кг).
Материальный баланс определяется соотношением:
Gи Gвх2 х1 (4) где х1, х2 - влагосодержание воздуха на входе и выходе из градирни (кг/кг).
При тепловом расчете градирни первоначально задаются расходом и атмосферными параметрами воздуха, а конечные параметры t2, i2, х2 остаются неизвестными. Уравнений (3) и (4) для определения этих параметров не достаточно, поэтому необходимо записать уравнение процесса тепломассообмена между водой и воздухом в объеме оросителя градирни.
Для элементарного объема оросителя dV с единичной площадью и высотой dh имеем:
" dQ (t )dV iпdGж (5) где iпФ - энтальпия пара при температуре воды t1 (iпФ=Сжt1+r); - коэффициент теплоотдачи (Вт/(м2 град)); - температура атмосферного воздуха по сухому термометру (град), t - температура воздуха в оросителе (град). Первое слагаемое определяет количество теплоты, передаваемое от воды к воздуху теплообменом, а второе - в процессе испарения воды. Количество испарившейся жидкости определяется выражением:
dGж xvx" xdV (6) где xv - объемный коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности влагосодержаний (кг/(м3с кг/кг); xФ - влагосодержание насыщенного воздуха при данной температуре (кг/кг).
dQ t dV i" xv (x" x)dV п (7) Предполагаем, что совместные процессы тепло и массообмена протекают в градирне при условиях, удовлетворяющих аналогии между ними, т.е. когда выполняется соотношение Льюиса:
Cвл, (8) xv где Свл - удельная теплоемкость влажного воздуха (Дж/(кг град)).
С учетом выражения (8), получим:
dQ xvCвлt i" x" xdV п (9) Уравнение (9) с учетом зависимостей, характеризующих свойства влажного воздуха:
Свл Свс Спx (10) " iп r Cпt (11) " " i2 Cвсt (r Cпt)x2 (12) i1 Cвс (r Cп)x1, (13) где Сп - удельная теплоемкость водяного пара (Дж/(кг град)); Свс - удельная теплоемкость сухого воздуха (Дж/(кг град)), можно привести к виду:
dQ xv (i" i)dV (14) или Q xv i" idV (15) Левую часть уравнения (3) можно записать в виде:
Q GжtCж (16) k где k , t t1 t2 (17) Gпr 1 Cж (t1 t2 ) тогда Q GжtCж Gвi1 i2 xv i" idV (18) k Предполагаем, что для разработанных конструкций оросителей градирен, влагосодержание воздуха и его температура в объеме, по высоте оросителя, изменяется по степенному закону.
xh x1 k1ha (19) tв k2hв, (20) tв2 x2 xk2 k1 0 h H где ; ; (21) в a H H Константы a и b определяются экспериментально для каждого типа оросителей, изменяются в пределах от 0,7 до 0,8 (в данной работе константы а и b приняты равными 0,75) Соотношения (19) и (20) позволяют вычислить интеграл (18).
- (22) Вычисляя интеграл (22) получим:
в а а H H H " " " С k2 в 1 r x1 k1" а 1 Сп x1 k1 а 1 вс V Q хв (23) в ав a Н H H " r r Спk2 x1 в 1 Спk2k1" а в 1 Св Cпx1 Cпk1 a 1 где V - объем градирни (м3).
Приравнивая правые части уравнений (15) и (16), получим Q GжtCж Gвi2 i1 хвiV, (24) k в а ав H H H " " " " где i Свс Сп x1 r Cп x1 x1 k1 k1 Cпk1k2 ; (25) k в 1 а 1 а б 1 " " x2 x" k1 . (26) а H С учетом соотношений (21) и (26) выражение (25) примет вид:
" " " tв2 Cвс Спx1r Cпx2 x2x1 x1 а x2 x1tв2 " " i Сп (27) в 1 а 1 а в Из уравнений (24) и (27) можно определить объем градирни GжtCж V (28) kxvi Объемный коэффициент массоотдачи xv определяется по зависимости:
xv f (29) gж которая аппроксимируется соотношением xv Amgж, (30) gв где - отношение массового расхода воздуха к расходу воды (кг/кг);
gж gж - плотность орошения (м3/( м2 час)); gв - удельный массовый расход воздуха (кг/м2час).
Зависимость (26) можно представить в виде m1 m xв Аgж gв, (31) где А - эмпирический коэффициент, характеризующий влияние конструктивных особенностей оросителя на его охлаждающую способность; m - показатель степени, определяющий зависимость объемного коэффициента массоотдачи от изменения отношения массового расхода воздуха к расходу воды.
Учитывая, что Gж gжF, V HF (32) и решая совместно (28) и (30) получим выражение для критерия Меркеля tCж AHm Me (33) ki В котором k вычисляется по формуле (17), а i по формуле (27).
Выражение Me AHm или Me ln ln A mln (34) H позволяет по экспериментальным данным определить значения констант А и m для любого типа оросителей. Таким образом, учитывая, что H tCж Me xv AHm (35) gж ki можно производить сопоставительные расчеты охлаждающей способности оросителей различной конструкции и при различных режимах работы градирен.
Для определения перепада температур воды на входе и выходе из градирни как основного параметра, необходимого для проведения инженерных расчетов, получено соотношение:
, (36) где V - объем градирни (в работе при проведении расчетов применяется объем оросителя) (м3); k - поправочный коэффициент (k = 1-1,73 10-3t2);
" " " tв2 Cвс Сп x1 r Cпx2 x2x1 x1 Сп x2 x1tв2 а " " i в 1 а 1 а в .
По вышеприведенной методике были определены коэффициенты А и m для разработанных конструкций полимерных оросителей градирен на основе сетчатой оболочки, которые приведены в таблице 2.
С целью оценки эффективности охлаждения оборотной воды с использованием разработанных конструкций полимерных оросителей были построены сопоставительные графические зависимости относительной температуры оборотной воды от скорости воздушного потока для разработанных конструкций оросителей в сравнении с древесными и асбестоцементными. Зависимости представлены на рисунке 6.
Расчет коэффициента аэродинамического сопротивления оросителя (ор) производился по формуле:
2ghж ор 2 в, (37) где g - ускорение силы тяжести, м/с2 ; hЦ высота столба жидкости, м; ж - плотность воды, кг/м3; 2 - скорость воздушного потока, м/с; в - плотность наружного воздуха, кг/м3.
Таблица 2 - Коэффициенты А и m Тип оросителя Высота Коэффициенты ((45,65)внешний диаметр оросителя, А m сетчатой оболочки, мм) м ОГББ-45 0,862 0,5ОГББ-65 0,734 0,5ОГГТ-45 0,871 0,41,ОГГТ-65 0,739 0,4ОГЛЗ-45 0,854 0,5ОГЛЗ-65 0,721 0,5ОГК-45 0,860 0,5ОГК-65 0,731 0,40,0,0,0,0,0,0,0,0,0 0,5 1 1,5 2 2,Скорость воздушного потока, м/с - древесный ороситель; - асбестоцементный ороситель - ОГК - 65; - ОГГТ - 65.
Рисунок 6 - Зависимость относительной температуры оборотной воды от скорости воздушного потока.
Полученные экспериментальные значения коэффициентов аэродинамического сопротивления разработанных конструкций оросителей градирен от скорости воздушного потока (при различных плотностях орошения) были аппроксимированы по методу наименьших квадратов и представлены в виде зависимостей аэродинамического сопротивления и числа Рейнольдса в логарифмических координатах (Рисунок 7). Таким образом, была получена зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от скоростных характеристик воздушного потока для исследуемых блоков оросителя.
Указанная зависимость имеет следующий вид:
, (38) где - коэффициент аэродинамического сопротивления; Re - число Рейнольдса; А и В - коэффициенты.
В таблице 3 представлены расчетные коэффициенты А и В для исследуемых оросителей градирен.
Таблица 3 - Расчетные значения коэффициентов А и В (выборочно) Тип оросителя Плотность оро- А В шения, м3/м2час 0 2,050 0,1 4 1,750 0,15 2,169 0,16 2,166 0,1ОГЛЗ - 7 2,256 0,28 2,177 0,19 2,085 0,110 2,228 0,1 0 1,857 0,14 1,779 0,15 2,029 0,16 1,944 0,1ОГЛЗ - 7 1,909 0,18 1,949 0,19 1,901 0,110 2,113 0,1 0 2,051 0,1 4 1,801 0,1ОГББ - 5 2,072 0,16 2,147 0,17 2,155 0,18 2,134 0,19 2,035 0,110 2,098 0,1 0 1,834 0,1ОГББ - 65 4 1,644 0,15 1,918 0,16 1,832 0,1Log Log Re - ОГЛЗ - 45; - ОГББ - 45; - ОГК - 45; - ОГГТ - 45, плотность орошения - 7 м3/(м2час).
Рисунок 7 - Зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от числа Рейнольдса.
В период 01.07.10 г по 15.07.10 г. были проведены промышленные испытания разработанных конструкций полимерных оросителей градирен на ОАО Газпром Нефтехим Салават Завод Минудобрений. Оросители, высотой 1,м. были установлены в две секции вентиляторной градирни ВГ - 70, с площадью орошения 144 м2. каждая.
Дни месяца (июль 2010 г.) температура воды, 0 С: - на входе; - на выходе; - температура влажного термометра.
Рисунок 8 - Изменения температур воды на входе, выходе из градирни и влажного термометра по дням (секция №1).
По результатам проведенных промышленных испытаний (подтверждено справкой о внедрении результатов научно - исследовательской работы), на осТемпература оборотной воды, С новании анализа температур воды на входе в градирню, выходе из нее и температуры влажного термометра по дням месяца, а также по результатам визуальных наблюдений при проведении авторского надзора можно сделать следующие выводы:
Ц разность температур оборотной воды на выходе из градирни и температуры влажного термометра в среднем находилась в пределах 2,5 0С;
Ц наименьшей разности температуры оборотной воды на выходе из градирни и температуры влажного термометра (1,50 С) соответствовала плотность орошения до 7 м3/(м2 час);
Ц вибрация при работе вентилятора отсутствовала, что свидетельствует о равномерности перераспределения воздушного потока оросителями по площади орошения и водоуловителями по площади водоулавливания;
Ц уменьшилось обледенение корпуса градирни и окружающей территории зимой;
Ц предотвращено разрушение элементов градирни от падения ледяных глыб в весеннее время;
Ц значительно уменьшилось засорение чаш градирен и оборотной воды. За период эксплуатации с 2010 года градирня с полимерными блоками отработала 1 зимний сезон с понижением температуры воздуха до 40С без разрушений и нарушения технологического режима;
Ц эффективность охлаждения оборотной воды превышала проектную, получено понижение температуры оборотной воды от расчетной на 3,5 0С.
На основании результатов экспериментальных исследований установлено, что оросители обладают высокой эффективностью с оптимальным соотношением поверхностных и аэродинамических характеристик при плотностях орошения 4 - 8 м3/(м2 час) и скоростью воздушного потока 1,5 - 2,5 м/с. Также анализ сравнительных температурных характеристик исследуемых блоков оросителей из полимерной сетчатой оболочки по графикам зависимости относительной температуры от скорости воздушного потока позволяет сделать вывод, что в интервалах скорости воздушного потока 1 - 2 м/c (рабочий режим промышленной градирни) их эффективность по сравнению с древесными и асбестоцементными оросителями выше на 15-20 %.
При сопоставлении экспериментальных значений и теоретических решений по предлагаемой методике, по оценке эффективности нового типа оросителей, максимальная относительная погрешность составила 15 %.
В третьей главе проведен анализ и выбор технологий изготовления теплотехнических элементов градирен. При выборе технологии руководствовались следующим: технология изготовления должна обеспечивать производство изделий высокого качества, без изменения эксплуатационных характеристик сырья - полимеров; производство должно характеризоваться высокой производительностью, энергоресурсосбережением.
Наиболее полно указанным требованиям для изготовления разработанных конструкций составляющих элементов оросителя отвечает процесс экструзии.
Одним из основных элементов процесса экструзии, влияющим на качество изделия, является формующий инструмент - экструзионная головка.
В экструзионной головке расплаву полимера, нагнетаемого шнеком экструдера, придается заданная форма конечного изделия. Таким образом, от совершенства конструкции формующего инструмента, точности расчета его профилирующих каналов зависит качество конечного изделия.
На основе анализа конструкций экструзионных головок для изготовления полимерных профильно-погонажных изделий с учетом требований предъявляемых к полимерной оснастке градирен была разработана экструзионная головка (в автореферате не описывается) для изготовления полимерной сетчатой оболочки. Однако для ее качественного проектирования необходимы дополнительные исследования.
Конструктивное оформление экструзионных головок и их формующих каналов зависит от реологических свойств расплавов полимеров и определяемых этими свойствами специфических гидродинамических явлений. Следует отметить, что решить указанную проблему методами конструкторско-инженерной технологии практически не представляется возможным, так как параметры напорного течения расплава полимера (физические - давление, расход, гидродинамическое сопротивление, природа материала и геометрические - размеры и форма поперечных сечений каналов, форма сопряжений каналов) взаимосвязаны, т. е. изменение хотя бы одного из параметров вызывает изменение почти всех остальных и, следовательно, изменение процесса в целом.
Проблема изучения движения аномально-вязких жидкостей в каналах экструзионных головок со сложной формой поперечного сечения представляет интерес как с исследовательской, так и с инженерной точки зрения. Она обусловлена повышением требований к качеству профильно-погонажных полимерных изделий, а соответственно и к эффективности их работы в конкретных технологических процессах, к уменьшению энергоемкости и увеличению производительности.
Анализ литературы по теории напорного течения аномально-вязких жидкостей позволяет сделать вывод об отсутствии удобных для инженернотехнических расчетов уравнений и методик по определению основных гидродинамических характеристик (пропускная способность, гидродинамическое сопротивление) профильно-погонажных экструзионных головок. Это приводит к необходимости разработки простой и удобной на практике зависимости, для определения вышеперечисленных характеристик на основе анализа известных уравнений движения аномально-вязких жидкостей.
Для решения этой задачи принимаем следующие допущения:
а) поперечные потоки в канале пренебрежимо малы по сравнению с продольными, расплав течет параллельно центральной оси канала;
б) жидкость несжимаема и подчиняется реологическому закону = f ( );
в) скольжение на стенке канала отсутствует, U ст = 0, ст = max ;
г) процесс течения развитый, установившийся, изотермический и ламинарный.
С учетом принятых допущений были получены зависимости для определения пропускной способности и гидравлического сопротивления формующих каналов сложного профильного сечения:
SRГa в W в d ; (39) 0 U a в в d, (40) RГ где a и b - коэффициенты, зависящие от формы сечения канала ( коэффициенты формы); W - массовый расход расплава полимера, кг/с; S - площадь поперечного сечения канала, м2; Rг - гидравлический радиус канала, м; - плотность расплава полимера, кг/м3; 0 - напряжение сдвига на стенке канала, Па; - общее напряжение сдвига, Па; - текучесть расплава полимера, 1/ Па с; U - средняя скорость потока, м/с.
Реализация предлагаемых зависимостей связана с применением коэффициентов, характеризующих форму сечения профилирующего канала экструзионной головки.
В диссертационной работе предлагается методика их определения с помощью метода мембранной аналогии и экспериментальная установка (в автореферате не описывается) по следующим зависимостям:
а R4Vмод.
, (41) в 1 8Vк р.Sмод. RГ мод.
где R- радиус круглого сечения, м; Vмод.- объем жидкости под мембраной для модели (исследуемого сечения), м3; Sмод. - площадь поперечного сечения модели, м2; Vкр - объем жидкости под мембраной для круга, м3; RГ - гидравлический радиус модели, м.; в - коэффициент формы.
amx.мод.
а 0,5R, (42) RГмод.max.к р.
где R - радиус круглого сечения, м; max.мод. - максимальный прогиб мембраны исследуемом сечении, м; max.кр.- максимальный прогиб мембраны в круглом сечении, м.
При выборе геометрии сечений полимерных волокон сетчатой оболочки с целью повышения эффективности тепломассообменных процессов охлаждения оборотной воды в оросителях руководствовались следующими принципами:
поверхность контакта оросителей градирен должна быть развитой, способствовать образованию на ней водной пленки; площадь поверхности контакта должна стремиться к максимально возможной при оптимальном значении коэффициента аэродинамического сопротивления.
Геометрические параметры и коэффициенты формы исследуемых сечений полимерных волокон составляющих сетчатую оболочку приведены в таблице 4.
В диссертационной работе в качестве материалов для полимерных оросителей градирен были выбраны следующие полимеры, широко применяемые в химической промышленности:
а) полиэтилен высокого давления (ПЭВД 15802-020) по ГОСТ 16337;
б) полистирол (ПСМ - 115) по ГОСТ 20282;
в) полиэтилен низкого давления (ПНД 277-73) ГОСТ 16338.
Расплавы исследуемых полимеров являются типичными представителями вязкоупругих жидкостей. Выбранные полимерные материалы наиболее полно удовлетворяют условиям эксплуатации в промышленных градирнях. А именно тем, что имеют возможность долгосрочной работы конечных изделий при знакопеременных температурах от - 30 до + 50 0 С, химической стойкостью к ингибиторам, содержащимся в оборотной воде. Так, например, расчетный срок службы оросителя градирни на основе сетчатой оболочки из ПНД 277-73 - лет.
Таблица 4 - Исследуемые сечения полимерных волокон Параметр S, м2 0,000540 0,000774 0,000314 0,000511 0,000504 0,000Rг, м 0,003750 0,002867 0,004399 0,003262 0,003387 0,0058а 2,5921 2,4193 2,5686 1,8680 2,6140 1,86b 2,2113 2,2701 2,3667 1,3412 2,0910 1,85Экспериментальные исследования гидродинамических характеристик потоков при экструзии полимеров проводились в профилирующих каналах, имитирующих каналы профильно-погонажных экструзионных головок для изготовления сетчатой оболочки, сечения которых и геометрические размеры сведены в таблицу 1. Исследования проводились на экспериментальной установке, представленной на рисунке 9. Исследовались шесть профильных каналов, каждый из которых имел три различные длины, которые составляли 0,12 м, 0,08 м, 0,04 м. при равнозначном поперечном сечении.
1 - червячный вал; 2 - материальный цилиндр; 3 - нагревательный элемент; 4- питательный бункер; 5 - соединительная головка; 6 - формующий канал; 7 - манометр; 8- регулятор скорости вращения червячного вала; 9 - гидравлический привод; 10 - щит электропитания; 11 - пульт управления; 12 - блок автотрансформаторов; 13 - управление КИПиА; 14 - гомогенизирующая решетка;
15 - фиксатор; 16 - втулка.
Рисунок 9 - Общий вид экспериментальной установки для исследования гидродинамических и реологических характеристик полимеров.
В четвертой главе по результатам проведенных экспериментальных исследований были определены реологические характеристики, рекомендуемых для изготовления оснастки градирен полимеров (Рисунок 10), необходимые для практической реализации зависимостей (37) и (38). Также были исследованы расходно-напорные характеристики формующих каналов экструзионных головок для изготовления сетчатой оболочки (Рисунок 11) (указанные графические зависимости могут быть использованы для определения требуемых числовых значений характеристик).
Определение гидродинамических характеристик потоков расплавов полимеров при экструзии в формующих каналах сложного профиля является необходимостью для проектирования и изготовления качественного формующего инструмента.
Результаты эксперимента по определению гидродинамических характеристик представлялись в виде усредненных графических зависимостей массового расхода экструдата WЭ (кг/c) от давления экструзии Р (Па) для короткого, среднего и длинного каналов с равнозначным формующим сечением. Длины каналов имели следующие значения: короткий - 0,040 м, средний - 0,080 м, длинный - 0,120 м.
0 2 4 6 8 10 Напряжение сдвига 10 - 4 Па - при t=130 0С; - при t=150 0С Рисунок 10 - Зависимость эффективной текучести расплава ПЭВД 15802 от напряжения сдвига.
Для исключения входовых потерь экспериментальные кривые WЭ = f(P) для трех равнозначных каналов пересекались прямыми линиями при определенных значениях массового расхода, а соответствующий определенному расходу градиент давления определялся по формуле Pдл Ркор Рдл Рср Pср Ркор Lдл Lкор Lдл Lср Lср Lкор Р , (43) где Рдл, Рср, Ркор - соответственно давления экструзии для длинного, среднего и короткого каналов, Па; Lдл, Lср, Lкор - соответственно длины длинного, среднего и короткого каналов, м. Таким образом, определялись экспериментальные значения расхода экструдата от перепада давления.
Теоретическое решение (по зависимостям 39,40) для каждого исследуемого сечения также представлялось графически в виде зависимости массового расхода от градиента давления.
Анализируя и оценивая, можно сделать следующий вывод, что для всех исследуемых случаев напорного течения расплавов полимеров в исследуемых каналах со сложной формой поперечного сечения наблюдалась хорошая корреляция теоретических и экспериментальных значений массового расхода (до %). Максимальное расхождение между этими значениями (до 25%) было получено при небольших значениях градиента давления.
Интерес представляет результат сравнения значений, полученных при обработке опытных данных по выбранной в настоящей работе зависимости, со расплава 1/ Па с Эффективная текучесть значениями, которые получатся по теоретическим решениям и методикам расчета для формующих каналов экструзионных головок других авторов.
0 2 4 6 8 Градиент давления 10 7 Па экспериментальные значения: - при t=1800С; - при t=2000С;
- теоретическое решение по зависимостям (39,40);
(сечение полимерного волокна уголковое) Рисунок 11 - Зависимость расхода экструдата от градиента давления для расплава ПСМ-1Для этого были просчитаны по методике, предлагаемой А.И. Исаевым, в которой в качестве характеристик поперечного сечения канала (без учета коэффициентов формы) принимается гидравлический или эквивалентный радиус и упрощенной методике для цилиндрических и щелевых каналов значения массового расхода полимеров ПЭВД 15802-020, ПЭНД 277-73 и ПСМ-115 (при температурах расплавов, исследуемых в настоящей работе) в зависимости от градиента давления (Рисунок 12).
Анализ полученных при сравнении результатов позволяет сделать вывод о том, что применение зависимостей, не учитывающих коэффициенты формы каналов для расчета гидродинамических характеристик экструзионных головок приводит к появлению значительной погрешности (от 30% до 150 %).
При конструировании профильно-погонажных экструзионных головок необходимо также учитывать эффект разбухания экструдата на выходе из экструзионной головки и соответственно количественным параметрам этого процесса трансформировать формующий канал.
Эксперименты по изучению процесса эластического восстановления струи расплава полимера, с целью более качественного проектирования и изготовления экструзионной головки для сетчатой оболочки, проводились с полимерными материалами, выбранными в качестве сырья для изготовления блоков оросителя и обосновали возможность получения эмпирической математической -Расход экструдата 1/ Па с зависимости коэффициента разбухания от геометрических характеристик формующих каналов профильно-погонажных экструзионных головок и основных параметров процесса при экструзии определенного полимера с постоянной температурой в виде:
K P HeCRе, (44) где P, H и С - эмпирические константы, зависящие от реологических характеристик полимера (табл. 5).
Градиент давления 107 Па/м - экспериментальные значения; - теоретическое решение по зависимостям (39,40); - решение по зависимости Исаева; -- - решение по зависимости для щелевого канала; - решение по зависимости для цилиндрического канала Рисунок 12 - Зависимость расхода экструдата от градиента давления для ПЭНД 277-73 (сечение волокна - П образное, t=1450С).
Относительная погрешность отклонения экспериментальных значений коэффициента разбухания от теоретического решения не превышала 10 %.
Оценка экономической эффективности, проведенная в диссертационой работе на примере реконструкции вентиляторной градирни СК - 400 использования полимерного оросителя градирни на основе сетчатой оболочки в водооборотных циклах промышленных предприятий, позволяет сделать следующие -Расход экструдата кг / с выводы: годовая экономия по основным эксплуатационным показателям после реконструкции градирни СК - 400 с установкой полимерных оросителей на основе сетчатой оболочки составит от 440 тыс. руб. до 500 тыс. руб. (по ценам 2011 г.), cрок окупаемости реконструкции 1,2 года.
Таблица 5 - Значения эмпирических констант для математической зависимости коэффициента разбухания.
Полимер Температура, К P H С ПСМ - 115 453 1,75 0,67 0,3 473 1,72 0,64 1,5ПЭНД 277-73 433 2,45 1,34 0,5 453 3,10 2,10 19,2ПЭВД 15802-020 403 2,18 1,15 7,2 423 2,48 1,45 2,9 443 2,73 1,73 1,7ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Анализ процесса тепломассообмена в охлаждающих водооборотных циклах промышленных предприятий позволил установить, что его эффективность в значительной мере определяется эффективностью работы градирен, которая в свою очередь зависит от устойчивого пленочного течения оборотной воды по поверхности оснастки - оросителю. Основную роль в этом играют конструктивное исполнение оросителей, материал, применяемый для изготовления и геометрия их поверхности.
2. Научно обоснована и реализована концепция совершенствования конструкций оросителей градирен на основе сетчатой оболочки из полимерных и композиционных материалов, с оптимизацией их конструктивных элементов, с целью образования устойчивого пленочного режима течения оборотной воды по поверхности контакта в пределах плотности орошения до 12 м2/(м3час). Разработан и классифицирован новый тип оросителей градирен на основе сетчатой оболочки из полимерных и композиционных материалов.
3. Получены математические зависимости и методики расчета основных технологических характеристик полимерных оросителей градирен, с целью определения количественных и качественных показателей процесса охлаждения оборотной воды и оптимизации их конструктивных элементов, влияющих на эффективность тепломассообменного процесса.
4. Проанализированы современные технологии переработки полимерных материалов в изделия и обоснован выбор метода экструзии для изготовления составляющего элемента оросителя градирни - сетчатой оболочки, как наиболее экономически целесообразный, безотходный и экологически безопасный.
5. Предложена концепция проектирования экструзионного формующего инструмента для изделий сложного профильного сечения, в частности - сетчатой оболочки, с разработкой методики расчета, основанной на применении коэффициентов формы, определяемых по методу мембранной аналогии, с учетом аномально-вязкого характера напорного течения расплавов полимеров.
6. Исследованы реологические, гидродинамические характеристики расплавов полимеров (полиэтилен низкого давления (ПНД 277-73) по ГОСТ 16338, полиэтилен высокого давления (ПЭВД 15802-020) по ГОСТ 16337 и полистирол (ПСМ - 115) по ГОСТ 20282) в диапазонах температур 130 - 200 0С и получены графические зависимости основных параметров, необходимых для расчета формующей оснастки и выбора оптимального технологического режима для изготовления оросителей, с рекомендацией и возможностью использования полученных данных в производстве изделий из полимерных материалов.
7. Разработаны и изготовлены экспериментально-исследовательские установки для определения основных технологических характеристик оросителей градирен, реологических и расходно-напорных характеристик расплавов промышленных полимеров, которые можно рекомендовать для промышленного использования при проведении контроля качества полимерной оснастки и полимерного сырья на действующем производстве.
8. Предварительная оценка экономической эффективности на примере реконструкции вентиляторной градирни СК - 400 с использованием полимерного оросителя градирни на основе сетчатой оболочки в водооборотных циклах промышленных предприятий показывает, что годовая экономия по основным эксплуатационным показателям после реконструкции составит от 440 тыс. руб.
до 500 тыс. руб. (по ценам 2011 г.) со cроком окупаемости реконструкции 1,года.
9. Теоретически обосновано, экспериментально доказано и подтверждено промышленными испытаниями увеличение эффективности охлаждения оборотной воды на 15-20% (по глубине охлаждения) при оснащении промышленных градирен разработанными конструкциями полимерных оросителей, в диапазонах скоростей воздушного потока до 3 м/c и плотности орошения до м3/(м2час). Результаты работы внедрены на ряд предприятий, что открывает в дальнейшем широкие инновационные перспективы.
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ:
Монографии.
1. Иванов С. П. Полимерные оросители градирен/ С.П. Иванов: монография. - Москва: Интер, 2009. - 166 с.
Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК.
1. Иванов С. П. Исследование процесса течения расплавов полимеров в каналах сложной формы/ Иванов С. П., Панов А. К. // Баш. хим. журнал, 1997, Т4, вып.2, С. 18-21.
2. Иванов С. П. Сетчатая оболочка из полимерных материалов и некоторые аспекты ее практического применения/ Иванов С. П., Шулаев Н. С., Стороженко В. Н.// Химическая промышленность сегодня, т. 80, №6, 2003, С.31-33.
3. Иванов С. П. Разработка конструкции капельно-пленочного оросителя градирен на основе полимерных сетчатых оболочек и гофрированных труб/ Иванов С. П., Боев Е. В. // Химическая промышленность сегодня, 2007, № 7, С.
41-42.
4. Иванов С. П. Совершенствование конструкций полимерных оросителей градирен с целью повышения эффективности процесса охлаждения оборотной воды/ Иванов С. П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г.// Химическая промышленность сегодня, 2009, №12, С. 30-5. Иванов С. П. Использование сил центробежной сепарации в процессе улавливания мелкодисперсной капельной жидкости в градирнях/ Иванов С. П., Боев Е. В., Афанасенко Е. Г., Николаев Е. А. // Химическая промышленность сегодня, 2008, № 2, С. 38-41.
6. Иванов С. П. Разработка конструкции сетчатой оболочки из полимерных материалов с целью интенсификации тепломассообменного процесса в градирнях/ Иванов С. П., Боев Е. В. // Нефтепереработка и нефтехимия, 2007, № 5, C.
53-54.
7. Иванов С. П. Разработка конструкции полимерного водоуловителя градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В.// Нефтепереработка и нефтехимия, 2007, № 10, С. 36-37.
8. Иванов С. П. Разработка конструкции полимерного капельно - пленочного оросителя градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В. // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2007, № 10, С. 5-6.
9. Иванов С. П. Разработка конструкций полимерных водоуловителей градирен с использованием сил центробежной сепарации / Иванов С. П., Афанасенко В. Г., Боев Е. В., Хафизов Ф. Ш. // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2007, № 11, С. 11-12.
10. Иванов С. П. Сетчатая оболочка из полимерных материалов и композиций на их основе/ Иванов С. П., Боев Е. В.// Газовая промышленность, 2007, №9, С. 91-92.
11. Иванов С. П. Комбинированный капельно - пленочный ороситель градирен для эффективного охлаждения оборотной воды промышленных предприятий / Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., и др.// Экология и промышленность России, 2008, № 7, С. 4-5.
12. Иванов С. П. Полимерные капельно-пленочные оросители градирен / Иванов С. П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.// Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2009, № 8, С. 6-7.
13. Иванов С. П. Повышение эффективности тепломассообменных насадок промышленных градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В. // Газовая промышленность, 2010, № 7,С. 85-88.
14. Иванов С. П. Конструкция оросителя промышленных градирен / Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С. и др.// Ползуновский вестник, 2010, № 3, С.
299-300.
15. Иванов С. П. Конструкция экструзионной головки для изготовления полимерных сетчатых оболочек/ Иванов С. П., Рыжаков Г. Г., Абакачева Е. М.
// Баш. хим. журнал, 2009, Т16, № 4, С. 173-174.
16. Иванов С. П. Способы улучшения качества поверхности вспененных литьевых деталей/ Иванов С. П., Абакачева Е. М., Боев Е. В. и др.// Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2008, №8, С. 45-47.
17. Иванов С.П.Термопластичные композиционные материалы непрерывными волокнами/ Иванов С.П., Абакачева Е. М. и др. // Пластические массы, № 6, 2010 г.
18. Иванов С.П. Методика расчета эффективности оросителей промышленных градирен / Иванов С.П., Шулаев Н.С., Боев Е.В. // Бутлеровские сообщения, 2011, Т.27, №12, С.79-83.
Патенты на изобретения и полезные модели.
1. Патент РФ № 2295685. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Стороженко В.Н., Измайлов С.П., Герасимов В.В., Рыжаков Г.Г., Лежнев М.Л;
заявл. 28.11.2005; опубл. 20.03.2007, Бюл. №8.
2.Патент РФ № 2301390. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Бикбулатов И. Х., Шулаев Н. С., Рыжаков Г. Г., Даминев Р. Р., Иванов П. Л.;
заявл. 31.05.2005; опубл. 20.06.2007, Бюл. №17.
3.Патент РФ № 2313454. Фильера гранулятора пластмасс/ Иванов С. П., Бикбулатов И. Х., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Николаев Е. А.; заявл. 02.06.2006;
опубл. 27.12.2007, Бюл. № 36.
4. Патент РФ № 2319920. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Николаев Е. А.; заявл. 14.09.2006; опубл. 20.03.2008, Бюл. № 8.
5. Патент РФ № 2325605. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Стороженко В. Н., Измайлов С. П., Герасимов В. В., Рыжаков Г. Г., Лежнев М.
.; заявл. 13.10.2006; опубл. 27.05.2008, Бюл. № 15.
6. Патент РФ № 2335723. Водоуловитель/ Иванов С. П., Бикбулатов И. Х., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Николаев Е. А.; заявл. 05.03.2007; опубл. 10.10.2008, Бюл. № 28.
7. Патент РФ № 2375724. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Бикбулатов И. Х., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Николаев Е. А.; заявл. 05.03.2007; опубл.
10.10.2008, Бюл. № 28.
8. Патент РФ № 2335725. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Бикбулатов И. Х., Боев Е. В., Шулаев Н. С.; заявл. 12.03.2007; опубл. 10.10.2008, Бюл. № 28.
9. Патент РФ № 2337269. Применение оросителя градирни в качестве водоуловителя градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В., Стороженко В. Н., Герасимов В. В., Рыжаков Г. Г., Лежнев М. Л.; заявл. 19.03.2007; опубл. 10.10.2008, Бюл.
№ 30.
10. Патент РФ № 59791. Водоуловитель/ Иванов С. П., Боев Е. В., Стороженко В. Н., Герасимов В. В., Рыжаков Г. Г., Лежнев М. Л.; заявл. 10.08.2006;
опубл. 27.12.2006, Бюл. № 36.
11. Патент РФ № 59792. Водоуловитель для градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В., Бикбулатов И. Х., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл.
14.08.2006; опубл. 27.12.2006, Бюл. № 36.
12. Патент РФ № 59793. Водоуловитель/ Иванов С. П., Боев Е. В., Бикбулатов И. Х., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 14.08.2006;
опубл. 27.12.2006, Бюл. № 36.
13. Патент РФ № 66719. Экструзионная головка для производства элементов водоуловителя/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 17.05.2007; опубл. 27.09.2007, Бюл. № 27.
14. Патент РФ № 66720. Экструзионная головка для производства элементов водоуловителя градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 17.05.2007; опубл. 27.09.2007, Бюл. № 27.
15. Патент РФ № 68110. Водоуловитель/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 17.05.2007; опубл. 10.11.2007, Бюл. № 31.
16. Патент РФ № 68111. Водоуловитель/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Афанасенко В.Г., Николаев Е. А.; заявл.17.05.2007; опубл.10.11.2007, Бюл. №31.
17. Патент РФ № 68420. Экструзионная головка для производства элементов спирального водоуловителя градирен/ Иванов С. П., Боев Е. В., Шулаев Н.
С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 16.07.2007; опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33.
18. Патент РФ № 70195. Экструзионная головка для изготовления спирального завихрителя оросителя градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А.; заявл. 18.09.2007; опубл. 20.01.2008, Бюл. № 2.
19. Патент РФ № 70355. Комбинированный ороситель градирни/ Иванов С.
П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Николаев Е. А., Бикбулатов И. Х.; заявл.
18.09.2007; опубл. 20.01.2008, Бюл. № 2.
20. Патент РФ № 70976. Ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Япрынцев Е. А., Афанасенко В. Г., Хасанов Т. А.; заявл. 15.10.2007; опубл.
20.02.2008, Бюл. № 5.
21. Патент РФ № 76109. Трехсекционный ороситель градирни/ Иванов С.
П., Боев Е. В., Шулаев Н. С., Афанасенко В. Г., Николаев Е. А., Бикбулатов И.
Х., Иванов В. Л.; заявл. 21.03.2008; опубл. 10.08.2008, Бюл. № 25.
22. Патент РФ № 76110. Комбинированный ороситель градирни/ Иванов С.
П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г., Фаткуллин Р. Н., Иванов П. Л.; заявл.
21.03.2008; опубл. 10.08.2008, Бюл. № 25.
23. Патент РФ № 76111. Полимерная теплообменная насадка/ Иванов С.
П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г., Фаткуллин Р. Н.; заявл. 21.03.2008; опубл.
10.08.2008, Бюл. № 25.
24. Патент РФ № 81303. Капельно-пленочный ороситель градирни/ Иванов С. П., Боев Е. В., Афанасенко В. Г., Сулейманов Д. Ф.; заявл. 02.09.2008; опубл.
10.03.2009, Бюл. № 7.
25. Патент РФ № 2187434. Сетчатая оболочка/ Иванов С. П., Стороженко В. Н., Герасимов В. В. И др.: заявл. 09.06.2001; опубл. 20.08.2002, Бюл. № 7.
26. Патент РФ № 2414662 Ороситель градирни // Боев Е.В., Иванов С.П., Афанасенко В.Г.: заявл. 27.02.2009; Опубл. 20.03.2011. Бюл. № 8.
27. Патент РФ № 2414663 Полимерный капельно-пленочный ороситель градирен // Боев Е.В., Иванов С.П., Афанасенко В.Г., Николаев Е.А. / Заявл.
27.02.2009; Опубл. 20.03.2011. Бюл. № 8.
28. Патент РФ № 100207 Тепломассообменная насадка градирен // Боев Е.В., Иванов С.П., Афанасенко В.Г., Николаев Е.А. / Заявл. 25.05.2010; Опубл.
10.12.2010. Бюл. № 34.
29. Патент РФ № 105732 Блок оросителя градирни // Боев Е.В., Иванов С.П., Афанасенко В.Г./ Заявл. 23.12.2010; Опубл. 20.06.2011. Бюл. № 17.
Подписано в печать Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16.
Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,0.
Тираж 100 экз. Заказ № 7.
Издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес издательства: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, Адрес типографии: 453118, Республика Башкортостан, г. Стерлитамак, проспект Октября,
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям