автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Гидродинамика и теплообмен при двустадийной обработке осадноуплотняющих продуктов с роторных плавильных аппаратах

На правах рукопису УДК 535.52:66.045

04"

БАРШТЕЙН Віктор Юрійович

ГІДРОДИНАМІКА І ТЕПЛООБМІН ПРИ ДВОСТАДІЙШЙ ОБРОБЦІ ОСАДКОУТВОРЮЮЧИХ ПРОДУКТІВ В ГОТОРНИХ ПЛІВКОВИХ АПАРАТАХ -

Спеціальність 05,17.08 - Процеси 1 апарати хімічної

технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук '

Київ - 1994

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Київському політехнічному Інституті на кафедрі машин 1 апаратів хімічних виробництв та Інституті харчової хімії і технології АН України 1 Держхарчопрому України.

Науковий кєрівник

доктор технічних наук, професор Воронцов б.Г.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Пхно О.М.

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Колесник В.В.

Ведуча організація:

Інститут технічної теплофізики Академії наук України

І

Захист відбудеться "£)" 1994 Р- в ”<> " годин

на засіданні спеціалізованої ради Д 068.14.06 при Київському політехнічному інституті за адресою: 252056, м. Киів-56, проспект Перемоги, 37, політехнічний Інститут, корпус 21, аудиторія 212.

З дисертацією можна-ознайомитись в бібліотеці інституту

Автореферат розісланий " |1994 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради,

професор

в-я- кРУг-ІШ«ька

Дисертаційна робота присвячена вивченню гідродинаміки 1 теплообміну при двостадійній обробці осадкоутворюючих продуктів в роторних плівкових апаратах (PITA). Для вирішення цієї задачи були досліджені фізико-хімічні властивості (густина, в'язкість, теплопровідність, питома теплоємність) реакційної маси, що містить 5,5-диметилгідантоІн (ДМГ), розроблена та модіфіковані експериментальні установки 1 методика проведення дослідів, здійснено експериментальне визначення мінімальної щільності зрошення,- середнього часу перебування .продукту в апараті, енергетичних витрат на привід ротора, а також коефіцієнта тепловіддачі в РПА.

Узагальнення експериментальних даних дозволило одержати розрахункові рівняння для визначення мінімального числа Рейнольдса, середнього часу перебування продукту в апараті, потужності на привід ротора та коефіцієнта тепловіддачі на різних стадіях концентрування осадкоутворюючих продуктів, в залежності від технологічних режимів процесу, фізико-хІМІЧНИХ властивостей продукту і конструктивних особливостей ротора.

Розроблено балансну модель енергетичних витрат на привід ротора на.стаді І утворення осадка, методику інженерного розра-іунку, алгоритм та програму розрахунку РПА для глибокого кон-іентрування осадкоутворюючих продуктів', нові спосіб одержання Щ 'та обладнання для його реалізації. •

Результати роботи використані при розробці КВДІ "Синтеко" шхідних даних для проектування виробництва для ВО "Хімпром" ;с.м.т_ Первомайський, Харківської обл.) та УкрІЦПхіммашем ро-’орного плівкого апарата для цього ж виробництва.

•< Автор захищає:

- одержані дані досліджень фізико-хімічішх властивостей іеакційної маси, в якій місгиця ДМГ;

- результати експериментальних досліджень та, зокрема, іплив фізико-хімічних властивостей продукту, частоти обертання ютора, його конструктивних особливостей, нгізотермічносгі іроцесу та поточної довжини апарату на мінімальну щільність

зрошення 1 критичний тепловий потік;

- результати експериментального вивчення впливу щільності зрошення, фізико-хімічних властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей, ненью-тонівської поведінки суспензії на середній час перебування продукту в апараті 1 потужність, яку витрачав, ротор при обробці осадкоутворюючих продуктів;

- результати експериментальних досліджень впливу щільності зрошення, фізико-хімічних властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей, довжини апарату, питомого теплового потоку, неньютонівської поведінки суспензії та стану поверхні зрошення апарату на коефіцієнт тешіоЕідач! при нагріві та випарюванні осадкоутворюючих продуктів;

- балансну модель енергетичних витрат на стадії утворення осадку;

- методику Інженерного розрахунку РПА;

- нові спосіб 1 обладнання для глибокого концентрування осадкоутворюючих продуктів.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. .

Одним з основних- напрямків розвитку хімічної, харчової 1 -фармацевтичної технології є заміна періодичних, багатостадійних процесів безперервними, суміщеними, з використанням Інтенсивних методів виробництва. ' ■

Широке застосування одного з найбільш ефективних дезІнфікуючих засобів - сульфохлорантину, розробленого в КНДФ ДержНДІхлорпроєкт, І активного препарату бактеріцидної дії

- і,3-дихлор-5,5-диметилгіданто1ну залежить від доступного способу одержання 5,5-диметалгІдантоІну.

Багатостадійний спосіб одержання ДМГ є періодичним, відзначаєте^ складністю апаратурного оформлення, 'високою його вартістю та втратами кінцевого продукту. , -

В технічно розвинених країнах все.більше використовуюся роторні плівкові апарати для безперервного одержання . су- • хого порошкоподібного продукту з розчинів 1 суспензій. . . .

Разом з цим, відсутність внання закономірностей процесів

- з -

гідродинаміки 1 теплообміну, що відбуваються в РПА при глибокому концентруванні, розчинів і суспензій, стримують більш широке використання цього ефективного типу обладнання.

Тому вивчення цих законномірностей є актуальною народногосподарською 1 науковою проблемою.

Мета роботи: '

1. Дослідити фізико-хімічні властивості реакційної маси, що містить ДМГ.

2. Розробити 1 модернізувати експериментальні установки, розробити методику проведення дослідів, здійснити експериментальне визначення мінімальної щільносте зрошення, середнього часу перебування продукту в апараті, витраченої потужності, коефіцієнту тепловіддачі в процесі обробки осадкоутворюючих продуктів в РПА.

3. Розробити балансну модель енергетичних витрат в РПА на стадії утворення осадка.

4. Розробити методику Інженерного розрахунку РПА для процесу глибокого концентрування осадкоутворюючих продуктів.

5. Розробити новий спосіб одержання ДМГ 1 обладнання для його.реалізації.

6. Впровадити матеріали досліджень у виробництво.

' Наукова новизна:

' 1. Проведені дослідження фізико-хімічних властивостей ре-

акційної маси, що містить ДМГ, в залежності від температури і концентрації ДМГ.

2. Одержані і узагальнені експериментальні дані про вплйв, при обробці осадкоутворюючих продуктів в РПА: ■

- фізико-хімічних властивостей продукту, частоти обертання» ротора, його конструктивних особливостей,. неїзотермічності процесу та поточної довжини апарату на мінімальну щільність зрошення 1 критичний тепловий потік;

. - щільності зрошення, фізико-хімічних властивостей, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей, неньютонівської поведінки суспензії на середній час перебування 1 енергетичні виграти на привід ротора;

- щільності зрошення, теплофізичних властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивных особливостей, довжини апарата, питомого теплового потоку 1 неньютонівської

- 4 - .

поведінки суспензії та стану поверхні зрошення на коефіцієнт тепловіддачі при нагріві 1 випарюванні.

3. Розроблена балансна модель енергетичних витрат в РПА на стадії утворення осадку.

Практична цінність 1 реалізація роботи

Результати експериментальних досліджень дозволили одержати розрахункові залежності для визначення основних режимних 1 конструктивних параметрів РИА 1 розробити методику розрахунку РПА для процесу випарювання осадкоутворюючих продуктів, яка реалізована в вигляді програми для ЕОМ.

На основі одержаних даних • запропановані новий спосіб одержання ДМГ 1 конструкції для його Інтенсифікації.

Результати роботи використані при розробці КНД1 "Сингеко" вихідних даних для проектування виробництва ДМГ для ВО "XI миром” (с.м.т. Первомайський, Харківської обл.) та УкрНДІхімма-и?м - роторного плівкового апарата для цього ж виробництва.

Економічний ефект склав 777 тис. крб; частка автора дисертаційної роботи - 129 тис. крб.(в цінах 1989 р.).

Апробація роботи •

Основні результати роботи доповідались на Ш Республіканській конференції "Повышение эффективности-и совершенствование процессов и аппаратов химических производств" (и.Дніпропетровськ, 1991 р.), та конференції конкурсі БХО їм. Д.I.Менделеева МНВО "Синтез" на кращі науково-дослідні, проектно-конструкторські 1 дослідні роботи (м.Москва,1991 р.).

Публікації

За результатами виконаних досліджень опубліковано 7 робіт, одержано 5 авторських свідоцтв 1 одне позитивне рішення на винахід.

Об’єм 1 структура роботи '

Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, гисіїовкії;, списка літератури, з 137 найменувань та додатків.

Оснолний зміст викладено на 148 сторінках машинописного тексту, які вміщують 53 малюнків. Додатки вміщують таблиці е^ч'ерпМ'Мітгшних даних, документи, що підтверджують впровад-

ження результатів роботи, алгоритм 1 програму розрахунків РПА для ЕОМ. •

Загальний об’єм- 179 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Аналіз літературних джерел показав, ідо важливі гідродинамічні, енергетичні 1 теплрві параметри РПА: щільність зрошення, середній час перебування, потужність на привід ротора, коефіцієнт тепловіддачі, мало вивчені. В той час, як, в процесі обробки осадкоутворюючих продуктів в РПА, воші практично не вивчались. Одиничні дослідження потужності на привід ротора 1 коефіцієнту тепловіддачі не враховували вплив ряду важливих параметрів, таких як, конструктив!!і особливості ротора, питомий тепловий потік, неньютоііївська поведінка рідини та інші.

. Експериментальні установки,'техніка 1 методика проведення дослідів

Дослідження фізико-хімічних властивостей реакційної маси, ідо містить ДМГ, було викликано необхідністю використання одержаних даних в залежностях для розрахунку РПА.

Густина визначалась з допомогою ареометра 1 пікнометра, в’язкість 1 з допомогою віскозиметра • ВП1-1 та приладу Рео-тест-2. З допомогою останнього, досліджувалась суспензія ДМГ з визначенням типу неньютонівської рідини. Вимірювання теплоємності здійснювалось Із використанням приладу ЙТ-с-400, в основу дії якого покладено порівняльний метод динамічного о-калориметра з тепломіром 1 адіабатичною оболонкою. Теплопровідність реакційної маси визначали з допомогою установки ОТО-б, робота якої основана на нестаціонарному методі датчика-зонда постійної потужності. .

Для проведення експериментальних досліджень гідродинаміки

1 теплообміну при обробці осадкоутворюючих продуктів в роторних плівкових апаратах було створено 1 модернізовано три експериментальні стенди. Схема установки N 1 зображена на мал. 1.

2-4-2278

До основних елементів установки належать: роторний плівковий апарат (1), конденсатор (2). дозуючий пристрій - ротаметр (3), ємкість вихідного продукту (4), збірник кубового залишку (5), збірник дистіляту (6). Міх ротаметром (3) та РПА (1) знаходився підігрівник (8). Установка була обладнана мірниками конденсату гріючої пари (9), дистіляту (10), ртутним бакууметром (7). Виконання основних апаратів установки N 2 із термостійкого скла типу "Шрекс" дозволяло візуально спостерігати процеси, які в них проходили. Основними елементами установки (мал. 2) були: роторний плівковий апарат,(1), конденсатор (2), ємкість вихідного продукту (3), дозуючий пристрій (4), ротаметр (б), обладнання для збирання кубового залишку (6) та дистіляту (7), термостат (8), вакуум-насос (9) 1 дозуючий насос (10). Стенд N З мав металевий РПА іншого діаметра.

Основні технічні характеристики установок

N 1 N 2 N 3

Продуктивність по волозі, кг/г ДО ЗО 2 25

Питомий тепловий потік, кВг/кв.м до 136 12,5 '85

Вихід продукту, кг/г ДО 50 80 50

Діапазон зміни чисел Рейнольдса 80... 0,1... 100...

545 1500 340

Діаметр РПА, м 0,05 0,05 0,08

Робоча довжина РПА, м 0,9 0,595 0,5

Поверхня нагріву РПА, кв.м 0,14 0,1 0,126

Кількість лопатей в ярусі ротора 2;3;4 2;3;4 2;3; 4

Теплоносій насичена вода. насичена

водяна гліце- водяна

* пара рин пара

Частота обертання ротора.РПА, 1/с 38; 65; 1-Ю 1,67... 3,33...

18,33 ' 18,33

Експериментальне дослідження гідродинаміки , реакційної маси, що містить ДМР, в РПА

Дослідження спільного впливу технологічних, конструктив- ’ них та інших'параметрів на гідродинамічні характеристики РПА необхідно для одержання, на основі узагальнення експериментальних даних, залежностей для розрахунку розмірів апарата, ротора 1 лопатей, потужності на привід ротора.

Повна стала змоч/вальнісгь зрошеної поверхні плівкового устаткування є основною умовою його надійної роботи, високої продуктивності 1 якості кінцевого продукту. Максимальні коефіцієнти тепло- 1 масовіддачі мають місце, коли стало забезпечується мінімальне припустиме навантаження по рідині, чи, відповідно, мінімальне число Рейнольдса Кем;и.

Дослідження-дозволили розділити процес обробки осадкоут-ворюючого продукту умовно на три зони: конвективного нагріву і незначного поверхневого випаровування; інтенсивного поверхневого випаровування 1 випарювання; сушки.

Поведінка реакційної маси, що містить ДМГ, при ізотермічних умовах 1 процесі конвективного нагріву 1 незначного поверхневого випаровування нічим не відрізняється від поведінки еталонних рідші (дистильованої води, розчинів гліцерину). Найбільший практичний інтерес представляли дослідження мінімального числа Рейнольдса Яеи!„ в процесі Інтенсивного поверхневого випаровування 1 випарювання реакційної маси. Вплив термічного критерію Кі (питомого теплового потоку) на величину мінімального числа Рейнольдса Кє„ій ставав вагомішім, що пояснюєть ся різким зменьшенням локального потоку рідини 1 випадінням осадка (мал. 3). Якщо при нагріві 1 незначному поверхневому ви паровуванні розриви плівки з’являлись, в-основному, в верхній частині апарата, то при Інтенсивному поверхневому випаровуванії

1 випарюванні реакційної маси "сухі плями" з"являлись-у нижній частині апарата 1 підіймались вверх по обогріваючій поверхні апарата Із зростанням питомого теплового потоку чи зменьшенням Еитрати рідини. Таким чином, суттєвим був вплив на мінімальне число Рейнольдса Ре м1и геометричного симплексу -І/с( (мал. 4).

Обробка експериментальних даних дозволила одержати узагальнену залежність для визначення мінімального числа Рейнольдса Кемін в другій зоні

Веміи = 5,75 • КГКп?- Рг'0,,‘ К (1)

в максимальним розкидом дослідних даних ±24%. Діапазон зміни величин, що входять до рівняння (1): -5,72-10* і 6,67-10<в;

Рг - 0.17 і 1,42; К« - 0,531 * 1,06; К« -.3,2*10*-і 5,8-10* ; £/<і - 3,0 і 11,9. .

Рівняння (1) дозволяє’, при числі Рейнольдса, що .задане, росракукіти мінімальний питомий тепловий потік ЧМІМ, при якому

3- 3—»*ст» >шш, к^і().^а)У(:74>г,к-СТ

лід терхіиного критерія КіЛ-ревхаійк* каса, що иісткть ♦ 2>шсть0Бдна вода; З-гхі&едої £££; 4-гііиеркн 5СЯ»; л-ікгенеявне поверскевв випаровування і видаревачня реаж-иійші маск; б-гои&ектявккЗ ц»грі* і таїрогуьамнд етйюн-<

юсс рідлн/

Hu. 4. Зліаюсп жошихсу — вії гмштричюго сшдіису ^ *'

««ні.

TTf^pr^v

Ш. Ь, Зыеюнеть комолелсу

ВІД СШДХВХСУ

І

t£>

І

■fr

відбувається розрив тонкого шару рідини, а при відомих числі Рейнольдса І?емін 1 питомому тепловому потоці ц - максимальну припустиму довжину апарата

“3,610і- ^■Й'-йГЛГ'-Г «>

&*„= (з£гГ“ (3)

Якість кінцевого продукту, його споживчі та смакові властивості часто безпосередньо вв’язані а часом його контакту а гріючою поверхнею апарата. Середній час перебування продукту в апараті можна віднести до вадливіших гідродинамічних параметрів. Експерименти проводились на стенді N 2. Застосовувався метод миттєвої відсічки живлення з наступним вимірюванням утриманого об’єму. Дослідження показали, що випадіння осадка при термообробці осадкоутворюючих .продуктів дещо змінює вагомість впливу тих чи Інших параметрів на середній час перебування в порівнянні з еталонними рідинами. Так, вплив щільності зро-. шення Г„ (числа Рейнольдса Не) дещо більший, бо при незначній

II величині, крім невеликої кількості рідини в плівці за лопаттю, II руху в аксиальному напрямку заважає шар осадка, який збільшує шорсткість поверхні. Збільшення частоти обертання ротора п (числа Фруда Гг) та зменьшення конструктивного параметра К*, за рахунок перерозподілу рідини між валиком 1 плівкою за лопаттю, на користь валика, веде к більшому зростанню середнього часу перебування ¥ з аналогічної причини. Аномальність поведінки неньютонівської рідини враховували введенням симплексу /ч»/учп«» (мал. 5). Крім цього, кінцеве значення чисел Рейнольдса Ке, при розрахунку середніх чисел Рейнольдса Йі, визначалось з використанням ефективної в’язкості неньютонівської рідини /<«. . " ■

Опрацювання результатів дослідів дозволило одержати кри-теріальне рівняння для обчислення середнього часу перебування рідини в апараті ■

«т = ізс-яї0'** Рг7- к;АІ- г(ґ*/(4)

Максимальний розкид експериментальних даних склав ±17%. Рівняння (4) дає. надійні результати в діапазоні параметрів:

. - 11 -Ке - 78 7 170; Гг - 0,5 7 1,4; Кк - 0,531 т 1,06; (/*«//і,.0-3,1 т 9,5.

Важливим гідроенергетичним параметром, зв'язаним Із забезпеченням необхідно] гідродинаміки потону, підведенням до нього теплових потоків, є потужність, що витрачається на привід ротора, від якої залежить вартість кінцевого продукту. Для дослідження енергетичних витрат використовувався метод вимірювання активної електричної потужності. Дослідження проводились на стендах N 1 і N 2. Вплив величини середніх чисел Рейнольдса ІГе на витрати потужності бур більшим на стадії конвективного нагріву 1 незначного поверхневого випаровування, в порівнянні із стадією Інтенсивного поверхневого випаровування 1 випарювання реакційної маси. Це пояснюється тим, що в другому випадку, при малих числах Рейнольдса Ке, швидче починався процес осадкоутворення, а при великих - збільшувався об’єм рідини, що

II перемішують лопаття. Спостерігалося збільшення впливу зростання частоти обертання ротора п (числа Фруда іїг) та конструктивного параметра «к на енергетичні витрати, на стадії Інтенсивного поверхневого випаровування 1 випарювання, що пояснюється зменьшенням товщини плівки, скорішім осадко/творенням 1, як наслідок - зростанням дотичних напружень. Зменьшення симплексу (зростання початкової концентрації ДМГ в реак-

ційній масі) викликало, за рахунок прискорення процесу осадко-утгорення, збільшення енергетичних витрат (мал. 6). ■

Експериментальні дані узагальнюються залежністю

= 0,03 ■ Рг”-” <5)

із точністю і25Х. Діапазон параметрів - той, що було вказано раніше для рівняння (4).

На стадії появи пастообразного продукту з’являється необхідність в переоцінці складових енергетичних витрат.

Вула розроблена балансна модель енергетичних витрат на привід ротора. Повна потужність складається Із робочої та холостого ходу. Потужність холостого ходу витрачається на подолання тертя в ущільненні, підшипниках та об повітря. Робоча потужність витрачається на перемішування рідини (верхня частина апарата), сипкого продукту (нижня частина апарата) та зрізання 'продукту Із стінки апарата. Більша частина потужності, як по-клзаш дослідження, витрачається на зрізання осадка. Вико рис-

Мм. 6. Зиояіс» ююпхчг X,

сиштсу j** '>v ’K*

«ід

f, 9-ИГ

5 2-Ю'1

♦ Ч+—Н+ О о—+“—

. «-• peaxotftm ми, 201 о - рмхиіЯка маса, 50*

10U

і4'/*4'

Над. 8. Залежність і «ід сшаеісу /Ч.//*« /метиевж* РІ11 стеки »1/

10і

Aju*

4XU?K--''

4-Ю"1 10° s'»*

Mu. 7. Зддежяість втукиоеті hi від ехяуса кут*

арівмия лоокті vin t I

*-*

ГО

I

є ♦ • pMKS.IOCfc^Qg

о * рШШ»ККС4зд£

LL 4.Jd 1 2 ^*0+ f

tefc :*^et

-I0"6

4-КГ1 . 100 3-10°

ЛІ •*

tai. s. Змегаіст» и «mercy

від конструкції «oo&ttl Л-спдорти* допять; 2«40ШТк в ііпм/

тання лопатей з вікнами та зміненим до 45° кутом зрізу дозволило зменьшити витрати потужності на 18 - 20% (мал. 7).

Тепловіддача при обробці реакційної маси в РПА

Експериментальні дослідження тепловіддачі від стінки апарата до плівки проводились на установках NN 1...3.

В процесі конвективного нагріву 1 незначного поверхневого випаровування поведінка реакційної маси не відрізнялась від еталонних рідин. Із збільшенням щільності зрошення тепловіддача зростала через поліпшення змочуваності робочої поверхні апарата та додаткової турбулізації рідини за рахунок зміни режиму роботи лопатей. Збільшення частоти оберташш ротора п вик лякало зростання турбулізуючого впливу лопатей 1, як слідство Інтенсифікацію тепловіддачі. Аналогічний вплив викликало збільшення числа лопатей (зменьшення конструктивного параметра Кк)- Зменьшення інтенсивності тепловіддачі по довжині апарата викликалось зменшенням рушійної сили процесу.

Обробкою експериментальних даних для скляного апарата стенду N 2 одержано рівняння

,8И0-‘-Яг',‘Рг',!!я'гЧгг- (б)

Максимальний розкид даних становив ±18,8%.

Для металеюго апарату стенду N 3 трохи зменыдувався вплив чисел Рейнольдса (Зе та довжини апарату, що .пояснюється різницею в стані робочої поверхні та появою на внутрішній поверхні рубашки плівки конденсату.

Залежність, одержана для металевого РПА, узагальнювала дослідні дані з точністю +19,7%

. А/и+ = 1,38-10-*. ЯГ Рг'5 Рг *• (у/<4у0'* (?)

В процесі інтенсивного поверхневого випаровування 1 випа-

рювання. поведінка реакційної маси дещо відрізнялась від еталонних рідин. Вона перетворювалась на суспензію із відповідною зміною властивостей, в першу чергу, реологічних. Крім середніх чисел Рейнольдса Ко, використовувались середні числа Прандтла Рг з урахуванням ефективної в’язкості неньютонівської рідини. Вплив чисел Рейнольдса Её на коефіцієнт тепловіддачі збільшувався для реакційної маси, що можна пояснити тамуванням гірсце-

- 14 - •

су осадкоутворення із зростанням щільності зрошення. Поява шару осадку приводила до зменшення впливу частоти обертання ротора п, яка ав"язана з турбулізацією рідини. Із зростанням різниці між початковою 1 ефективною в'язкістю інтенсивність тепловіддачі зростала (мал. 8).

Узагальнені залежності для еталонних рідин 1 реакційної маси мали вигляд

М ‘ їм■ іг‘-И,и-Р7еї-'-хШ)-*1- <8>

Розкид дослідних даних становив +20,3% (8) та і21,6% (9).

Використання лопатей з вікнами показало, що незважаючи на зростання конструктивного параметра К« інтенсивність тепловіддачі практично не змінювалась, що можна пояснити додатковою турбулізацією суспензії при проходженні вікон (мал. 9).

. ВИСНОВКИ '

1. Проведено експериментальне дослідження фізико-хімічних властивостей (густини, в’язкості, ■ теплоємності, теплопровідності) реакційної маси, що містить ДМГ, та встановлено вплив на них температури 1 концентрації ДМГ. Одержані дані увійшли до рівнянь для розрахунку РПА.

Z. Проведені експериментальні дослідження мінімальної щільності зрошення в РБА при обробці осадкоутворюючих продуктів. Одержана узагальнена залежність для розрахунку мінімального числа Рейнольдса Кем;м, де враховано спільний вплив фізи-ко-хімічних властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей, неїзотермічності процесу 1 поточної довжини апарата. Ця залежність дозволила розрахувати мінімальний тепловий потік, при якому починаються розриви плівки рідини, 1 максимальну довжину апарата з повністю зрошеною поверхнею, за даних умов. '

3. На основі експериментальних даних одержані узагальнені залежності для розрахунку середнього часу перебування продукту в ИІА 1 енергетичних витрат на привід ротора, з урахуванням спільного впливу щільності зрошення, фізико-хімічних

властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей 1 неньютонівської поведінки суспензії.

4. Розроблена балансна модель енергетичних витрат на привід ротора, на стадії утворення осадка, з аналізом складових балансу 1 перевіркою адекватності цієї моделі з одержаними експериментальними результатами.

5. Встановлено вплив на тепловіддачу при інтенсивному поверхневому випаровуванні 1 випарюванні продуктів щільності зро шення, теплофізичних властивостей продукту, частоти обертання ротора, його конструктивних особливостей, довжини апарата. Із зростанням питомого теплового потоку Інтенсивність тепловіддачі знижувалась. Крім перерахованих факторів, в узагальненій залежності враховано вплив неньютонівської поведінки суспензії

6. На основі результатів роботи запропановано новий спосіб одержання ДМГ в РИА та ряд конструкцій для інтенсифікації цього процесу, що визнані винаходами, розроблена методика розрахунку РПА для процесу глибокого концентрування осадкоутворю-пчих продуктів, реалізована в алгоритмі 1 програмі для ЕОМ.

7. Результати роботи впроваджено у виробництво. Економічний ефект становить 777 тис. крб.; доля автора дисертаційної роботи - 129 тис. крб. ( в цінах 1989 p.).

Основні результати робота відображені у публікаціях:

’ 1) Барштейн .В.Ю., Чижик Ю.Л., Колобов В.И. Выделение хи-

мических продуктов в сухом виде из растворов в роторном пленочном аппарате// УШ Республиканская конференция "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств (Днепропетровск, сентябрь 1991 г.): Тез.

докл.- Днепропетровск, 1991.- с.95-96.

2) Барштейн В.Ю., Овчинников В.Г., Стучков Г.С., Смирнова

Н.А., Назаров В.П. Разработка процесса выделения 5,5-диметил-гидантоина в роторном пленочном аппарате//Конференция конкурс ВХО им. Д.И.Менделеева МНПО "Синтез" на лучшие научно-исследовательские, проектно-конструкторские и опытные работы (Москва, 1991 г.): Тез. докл.- М., 1991.- с. 58-59.

3) Воронцов ЕЛ1., Барштейн В.Ю., Вдовиченко А.М. Исследование физико-химических свойств реакционной массы, содержащей 5,5-диметилгидантоин.- Киев, 1993.- 29 с.- Деп. в УкрИНТЭИ 09.03.93, N 401 - Ук93.

, 4) Барштейн В.Ю., Воронцов Е.Г. Методика и техника прове-

дения исследований в роторных пленочных аппаратах. Киев, 1993. -35с. - Деи. в ЮТБ Украины 30.03.93. N 700 - Ук93.

5) Воронцов Е.Г., Барштейн В.Ю. Оптимальные параметры тонкожидкостного слоя в роторных аппаратах. - Промышленная теплотехника. 1993, N 4 -с.70-72.

6) Барштейн В.Ю., Воронцов Е.Г. Гидродинамические особенности обработки реакционной массы, содержащей 5,5-диметилги-дантоин, в роторном пленочном аппарате. - Киев, 1994.- 17 с. -Деп. в ГНТВ Украины 22.02.94,. N 404- Ук-94.

7) Барштейн В.Ю., Воронцов Е.Г. Теплообмен при концентрировании реакционной массы, содержащей 5,5-диметилгидантоин, в роторном пленочном аппарате. -Киев, 1994. - Деп. в ГНТВ Украины 22.02.94, N 405 - УК 94.

8) А.с. СРСР N 1421394, МКИ В01Д 1/22. Роторный пленочный аппарат для проведения гетерогенных химических реакций /

В.Б.Бондарь, В.В.Йова, И.М.Сухоруков, В.Ю.Барштейн.- Опубл. 07.09.88. Вюл.М 33.

9) А.с. СРСР N 1680245, МКИ В01Д 1/22. Роторный пленочный аппарат для получения сухих веществ/ В.Ю.Барштейн, Ю.Л.Чижик, Г.С.Стучков, В.И.Колобов, Г.А.Анохин, Е.М.Воронов. - Опубл.

30.09.91. Вкш. N 36.

10) А.с. СРСР N 1768213, МКИ В01Д 1/22. Роторный пленоч-

ный аппарат/ В.Ю.Барштейн, Ю.Л.Чижик, Г.С.Стучков, В.И.Колобов, В.II.Назаров, В.П.Скрипка, Н.Н.Запорощенко, Г.А.Анохин, Е.Ы.Воронов.- Опубл.15.10.92. Бюл. N 38. .

11) Позитивне рішення на заявку N 4866794/04. Способ получения 5,5-диметилгидантоина/В.Г.Овчинников, В.Ю.Барштейн,

В.П.Назаров, Г.С.Стучков, А.С.Ромашев, Н.А.Смирнова.- Прийнято

25.05.92. '

Винаходи, створені для реалізації другої стадії двоста-дійного процесу обробки осадкоутворюючих продуктів, цо мають непряме відношення до теми дисертаційної роботи:' •

12) А.с. СРСР N 1622741, МКИ Р26В 11/14. Барабанная сушилка/ В.Ю.Барштейн, Г.С.Стучков, В.В.Йова, Л.И.Кравецкий,

О.П.Коваль,- Опубл. 23.01.91. Бюл. N 3. '

13) А.с. СРСР N 1629713, МКИ Р26В 17/10. Сушилка взвешен-

ного слоя/В.Ю.Барштейн, Г.С.Стучков, В.В.Йова, А.С.Ромашев.-Опубл. 23.02.91. Бюл. N 7. ’ ■ '

^-ширина лопаті, м; С,- питома теплоємність, Дж/(кг К); <1 -діаметр апарата, м; е - прискорення сили тяжіння, м /кв.с;

І - робоча довжина апарата, м; € - поточна доЕжииа апарата, м; ГПпт- питома маса лопатей, кг/м; N - потужність, Вт; п -частота обертання ротора, с ; q - питомий тепловий потік, Вт/кв.м; г - захована теплота пароутворення, Дж/кг;4і - різниця температур, К; V - лінійна швидкість краю лопаті, м/с; г - число лопатей; о< - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(кв.м К);Є- крайовий кут змочування, рад;Л - коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м К);_/ч -динамічна в’язкість. Па с;ефективна в’язкість неньютонівської рідини. Па с;0- кінематична в’язкість, кв.м/с;^р- густина, кг/куб.м;(з - поверхневий натяг, Н/м; У- кут атаки лопаті, рад.; Ґу- об’ємна щільність зрошення, кв.м/с;?- середній час перебування, с; іГ - кут зрізання лопаті, рад.; критерії: К'піг- Капіїш; •£•!'*'#) конструктивний; !_)- потужності; Кі = ^’І-/ҐА лі)- терміч-

ний; кч = ^/Ггт/пу) враховуючий вплив питомого теплового потоку; Ке=ту/і - часовий; іїе -4Г,/Ч> - Рейнольдса; ЬІи ^ -

модифікований Нуссельта; Рг =Се 'р-У/Л - Прандтлн; <гг -п'сі/у- -Фруда; індекси: кр - критичний; л - лопать; макс - максимальний; мін - мінімальний; п - пара; поч - початковий. .

пі„„ .п«>» иеі■Г' Формат 80х84'/н-

Папір ЯРУ*, л 3. Спосіб друку офсетний. Умови, друк. арк. А9* . Умови. фарво-відб. ■ 0«л.-вид. арк. /О ..

Тираж . Зам. Л іе-іг У/___________________^

Фірма еВІПОЛ*

262151, Київ, вул. Волинська, 60.