Способы очистки атмосферы от летучих веществ
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
словиях термодинамического равновесия. Расчеты по таким формулам и уравнениям дают хорошие результаты, если скорости нагрева вещества невелики, а время, отведенное на превращения (фазовые или химические), достаточно велико. Такие условия не соблюдаются при интенсивном подводе тепла к жидким и твердым реагентам, например в плазмохимическом реакторе, при обработке материалов лучами лазера, потоком электронов, при радиационном нагреве теплозащитных покрытий в аппаратах авиакосмической и ракетной техники. В таких условиях вещество оказывается значительно перегретым свыше температуры равновесного превращения в другие фазы. Как проводить расчеты в таких случаях?
Если формально подставлять в упомянутые выше равновесные соотношения любые значения температуры, сколь угодно высокие и даже превышающие температуру Тх, можно получить всегда какой-то результат. Но такого рода результат не будет иметь физического смысла: на самом деле вещества как такового при температурах свыше Т не существует. Оно превратилось или в пар, или в продукты термолиза, свойства которых существенно отличаются от свойств исходного конденсированного продукта. Такая ошибка может возникнуть, в частности, при расчетах на компьютере, если в программе не учтено существование температуры достижимого перегрева. Поэтому равновесные соотношения требуют корректировки с учетом спинодали и достижимых перегревов.
Для учета достижимых перегревов и различных предспинодальных эффектов в уравнения теплофизики и химической физики были введены параметры, отражающие специфику протекания превращений в условиях интенсивного нагрева при температурах, значительно превышающих Ткип и Тр. Естественно, введение указанных корректировок повлияло на результаты расчетов тепловых процессов. Так, например, расчет такого важного технологического параметра, как длина проектируемого плазмохимического реактора для переработки нефелинового сырья, показал, что этот габаритный размер можно сократить по сравнению с тем значением длины реактора, который получался в расчетах исходя из равновесных условий протекания процесса терморазложения нефелинов.
Параметры предспинодальных эффектов были учтены в расчетах теплозащитных покрытий ракетных двигателей, что позволило более точно определить толщину стенок. Учет предспинодальных эффектов позволил добиться соответствия результатов расчетов скоростей распространения фронтов процессов горения энергоемких полимерных и других систем экспериментальным данным. С учетом достижимых перегревов проведены расчеты процессов газификации природных углей и других твердых топлив при высокоскоростном нагреве. Оказалось, например, и было подтверждено экспериментально (З.Ф. Чуханов), что при интенсивном нагреве возрастает (и при том значительно) выход полезных газообразных продуктов терморазложения углей различного химического состава.
Создатели метода теплового зонда использовали его для технологического контроля времени полимеризации полимерных систем по измерениям температуры Тх. Оказалось, что по мере протекания полимеризации (отверждения мономера) температура Т возрастает. В заполимеризованном состоянии полимера она имеет максимальное значение, что позволяет четко контролировать время процесса.
Особо следует отметить возможность использования предспинодальных эффектов в экологии и энергоресурсосберегающих технологиях. В частности, использование предспинодальных эффектов позволяет значительно сократить и усовершенствовать технологический процесс получения питьевой воды из загрязненной или морской воды, если одновременно решить вопросы рекуперации тепловой энергии, затрачиваемой для перегрева воды свыше температуры кипения. Интенсивный нагрев позволяет решить некоторые задачи по более полной переработке отходов пластмасс, древесины, сельскохозяйственного производства, несортированных бытовых отходов [5].
Переработка данных отходов при интенсивном нагреве связана с предспинодальным пиролизом продуктов, при котором линейные полимеры полностью газифицируются, а полимеры сетчатого строения полнее пиролизуются, образуя твердый углеподобный остаток (пек). Низкомолекулярные соединения, находящиеся в смеси, переходят в газовую фазу при температуре, являющейся наивысшей температурой спинодали компонентов, находящихся в смеси. Также обстоит дело с нефтепродуктами тяжелых фракций (мазут, битум, асфальт) и отходами древесины, в состав которых входят низко- и высокомолекулярные соединения. Угле-подобный продукт пиролиза после соответствующей подготовки может быть использован в качестве топлива, адсорбента, наполнителя (заменителя сажи), носителя катализатора. Органическая жидкая фаза может быть полезна для использования в качестве компонента низкокалорийных топлив.
Следует также отметить, что результаты теоретических исследований достижимых перегревов позволили решить некоторые задачи по проектированию пузырьковых камер, насадок для истечения вскипающих жидкостей, использовать распыление перегретых жидкостей для нанесения покрытий, получения мелкодисперсных порошков и т.п. [1].
ГЛАВА 2. СПОСОБЫ ОЧИСТКИ АТМОСФЕРЫ ОТ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ
атмосфера очистка нелетучий вещество
Известны способы очистки атмосферы, основанные на ее фильтрации, [1] - фильтры с активированным углем, сетчатые, гравийные, с различными покрытиями фильтрующего материала для увеличения осаждения, с охлаждением, барботеры и пр.