автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Разработка и исследование судовой установки для комплексной очистки нефтезамещенных вод и выпускных газов

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЛЮРСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

РИЖКОВ Олександр Сергійович

РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СУДНОВОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЇ ОЧИСТКИ НАФТОВМІСТНИХ ВОД І ВИПУСКНИХ ГАЗІВ

Спеціальність 05.08.05 — Суднові енергетичні установки та їх елементи (головні та допоміжні)

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Миколаїв — 1995

Робота виконана о Севастопольському технічному університеті та в Українському державному морському технічному університеті

Науковий керівник доктор технічних наук, професор ГН1К1Т1Н Донат Григорович-]

Офіційні опоненти: доктор технічних наук.' професор ' ТИМОШЕВСЬКИЙ Борис Георгійович

кандидат технічних наук ЛЮБАРСЬКИЙ Володимир Ісакович

Провідна організація Центральний науково-дослідний і проектний інститут ТАЙФУН"

Захист відбудеться 27 березня 1995 р. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 053.04.01 при Українському державному морському технічному університеті. 327025, Україна, Миколаїв, пр. Героїв Сталінграду, 9.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці державного морського технічного університету.

Українського

Автореферат розісланий

: ;Х'

г/1'-* • •,

Вченілй^сркретар

_ .спеціалізованої вчеі . ,.,

Іїандидаг технічних-наук.: доцент

-ЗАБУРДАЄВ Л.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. На порозі третього тисячоліття, коли екологічна безпечність суден стає головною вимогою, розробка норих технологій по очищенню ШКІДЛИВИХ ЕИКИДІР з суден набуває актуального значення. При безаварійній роботі основні джерела рідких і газових викидів зосереджені в суднових енергетичних установках /СЕУ/.

Дія Міжнародної конвенції МАРПОЛ 73/78, розроблені правила класифікаційних тОЕарчств сприяли істотноку зниженню находження нафтопродуктів у юрське середовище, однак і тепер скид нафтопродуктів язляє собою велику небезпеку для біосфери.

У сумарному потоці промислових забруднень газові викиди СЕУ становлять порівняно невелику частку /приблизно 65?/. Однак у портах, судноплавних каналах, тощо шкідливі викиди з суден можуть досягати небезпечних значень. Небезпека газових викидів посилюється при використанні важких сортів палива з підвищеним ¿містом сірки. . ■

Прийнятий нещодавно Верховною Радою України Закон "Про охорону атмосферного повітря" націлює на розширення робіт по очищенню газових викидів.

Комплексне розв’язрння проблеми очищення нафтоємістних вод і випускних газів є актуальним, боно має віжливе наукове і практичне значення.

Мета роботи полягає в розробці установок для комплексного очищення нгфтовмісгних еод і •'ипускних газів на базі результатів досліджень тепломассообміну крапель морської води, нафтоємістних вод /НВВ/ у потоках гарячих газів, а також робочих процесів у проточній частині мзсообмінник^в типу "труба Вентурі".

Методи дослідження. Вирішення проблеми створення нової технології комплексного очищення ШВ і випускних газів проводилось на основі системного підходу. Це дало змогу складну гідродина -мічну систему у вигляд: дисперсного двофазного потоку роз'єднати на окремі області й етапи та ізольовано вивчати процеси в

них. Так, взаємодія газового потоку з транспортованими краплями,

\

що випаровувалися, вивчалася спочатку без урахування Бипарову -Еання, а потім з урахуванням тепломасообмінних процесів при змінній масі. Інтенсивність випаровування досліджувалась на одиночних краплях морської води, нафтозодяної ецульсії в потоці гарячих газів. Розв’язання диференціальних рівнянь велося численними методами на ЕОМ. Припущення перевірялися методом порівняння з експериментом.

Наукрея новизна роботи полягає:

- у встановленні особливостей тепломасообміну крапель морської води і нафтовмістних вод у потоці гарячих газів і визна -ченні залежностей для розрахунку діаметра капель, що випарову -ються;

- у результатах дослідження робочих процесів у проточній частині тсообиіінника типу "труба Вектурі" і розробленої методики розрахунку руху крапель, ци випаровуються;

- у розробці раціональної технологічної послідовності робочих процесів для установок комплексного очищення НВВ і випускних газів за рахунок утилізації їх теплоти. •

У роботі захищаються такі наукові положення:

І. Принципи комплексного очищення нафтовмістних еод і ГВЗІЕ, що грунтуються на інтенсивній гідродинамічній, тепловій та абсорбційній взаємодії високотемпературного газового потоку з диспергованою нафтовмістною водоо в проточній частині труби Венту-рі.

2. Розроблені на базі результатів дослідження методичні основи проектування, які дають змогу створювати установки для комплексного очищення нафтовмістних еод і випускних газів СЕУ, в залежності від еихідного їх стану і температури.

Достовірність одержаних результатів забезпечується;

• - коректним застосуванням при розв’язанні теплообмінних

задач математичного апарату гідромеханіки одно- і двофазних се-редоЕИЩ і методів обчислювальної математики;

- адекватністю в рамках прийнятих припущень математичних моделей і реальних процесів, котрі відтворювалися на спеціальних стендах і вивчалися з допомогою сучасних засобів вимірювання /оптичних методів, відео- і швидкісних кінокамер, тощо/;

- задовільним якісним і кількісним збігом розрахунків з експериментальними даними.

Практична цінність роботи полягає в створенні;

- базової конструкції випарної установки комплексного очи-

щення нафтоЕмістних в^д і випускних газів за рахунок утилізації їх теплоти в інтервалі температур від 120 до 450°С, яка захищена авторським свідоцтвом № 1579520; ' • '

- рекомендацій на проектування випарних установок для комплексного очищення нафтовмістних вод і випускних газів залежно від стану очищуваного сэредовища, допустимих енергетичних і матеріальних затрат і температури газів.

Впровадження результатів роботи. .

Впровадження результатів роботи здійснено шляхом розробки робочих креслень і створення дослідно-промислового зразка Еипар-ної установка типу УОНВГ 300/15, яка пргйпла успшні випробування в складі дизелі-генератора плавкрана Чорноморського суднобу-діеногз заводу. Новизна розробок підтверджена трьога авторськими свідоцтвами.

Впровадження результатів роботи здійснено в учбово.лу процесі Миколаївського кораблебудівного інституту на кафедрі технічної теплофізики і паровиробляючих установок.

Апробація.

Основні результати і наукові положення дисертаційної роботи поетапно доповідались на Всесоюзних науково-технічних конференціях з охорони навколишнього середовища і рекуперації вторинних ресурсів у суднобудуьачні /Миколаїв, I98G p., Ленінград, ' 1990 р./» Міжнародній школі-сеиінарі з тепломасообміну в реагуючих системах /Болгарія, Варна, 1980 р./, конференціях професорсько-викладацького складу МКІ /1981...1992 p.p./, науково-тех -нічних конференціях проблем суднового теплообмінного устаткування /Севастополь, 1989...1932 p.p./. •

Конкретна особиста участь автора в одержанні наукових результатів, викладених у дисертації.

Осноені наукові положення і результати, подані в дисертації, одержані автором особисто в період роботи в інспекціях Регістрів і узагальнені в,період наєчання в аспірантурі Севастопольського технічного університету. Дисертація с самостійним дослідженням і оформлена у виїляці рукописної монографії, написаної автором особисто. Конкретна .участь підтверджена особистими публікаціями і виступами на конференціях, тощо. .

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 робіт, -з них 3 авторських '’відоцтва на винаходи, матеріали відображені в науково-дослідницьких звітах.

Структури та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділіе, висновку, списку літератури з 109 найменувань і додатків, куди включено акти про впровадження та інше. Обсяг дисертації 153 стор., о яких 124 сторінки машинописного тексту, додатки викладено на 9 стор. Ілюстративний матеріал роботи скла-

дасться з SSf рисунків і 4 таблиць.

’ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі міститься аналіз сучасного стану проблеми охорони навколишнього сер&довща при експлуатації СЕУ.

Розглянуто джерела забруднення юрського середовища й ат-Mjcrfepn з суден. Проаналізовано ефективність сучасних сепараторів наітормістнія еод і пристроїв для очищення випускних газів.

Аналіз відомих методів очищення показав, що перспективними є кошлексні установки для одночасного очищення нафтовмістних вод /НВВ/ і випускних газів, що грунтуються на випарному принци-пі. У таких установках використовуються енергоресурси випускних газів. Нині комплексні установки на суднсх не застосовуються, рідгугні рекомендації ьа їх проектування.

Другий розділ присвячений дослідженню особливостей тепло-і масообміну крапель НВВ у газовому потоиі.

HaiTOE’ticTHi води являють собою емульсію, дисперсною фазою якої є нафтопродукти, а дисперсійною - торська або прісна вода.

З допомогою автоматизованої вимірювальної систзми ТВА-2000 виконано дисперсний аналіз НВВ, взятих з ллял мзиинно-котельного відділення ВМРГ "Тралмейстер Могутов" з дизелььою енергетичною установкою. Улляльних водах нафтопродукти знаходяться у вигляді крапельок діаметром 3-Ю мхм. Вивчено процес коагуляції нафтопродуктів з часом. Встановлено стійкість емульсії протягом перших шести діб відстою. Після І5-добового відстою спостерігалося злиття в краплі 30-60 мкм, а після ЗО діб у пробі утворювались крупні конгломерати нафтопродуктів-.

їїроиеси випаровування крапель описуються системою диферен-гіальн’їх рірнянь; відомі наближені рішення грунтуються на ряді припущень, ягі вимагають експериментального підтвердження иожли-

рості поширення їх на випаровування крапель'НВВ.

Дослідження виконано на стендах ІТТ$ НА!! України, із яких реалізовано метод експериментального моделювання прочесір тепло-магозбиіну и двофазних потоках. Експериментальний стені; містке: систему підготовки теплоносія, систему вводу досліджуваної краплі р поток, вимірювальну систему і систем автоматизованої об -робки дослідних даних. Досліджувану краплю вводили р потік теплоносія, у ході експерименту безперервно Фіксувалася її темпе -ратура і розмір. Дослідні дані передавалися безпосередньо на обробку р ЕОМ. Стенд оснащений кіно- і рідеозаписуочою апаратурою.

Дослідження проведено е інтервалі' параметрів: температура теплоносія - від 293 до 623 К; швидкість потоку - від І до 5 м/с; діаметр краплі бід 0,5 до 2,0 мм; вологовміст парогазового сере-домгда змінювався еід значень атмосферного повітря 9 г/кг до 200 г/кг.

Досліджено закономірності випаровування крапель морської води, пального і НВВ з початковою концентрацією нафтопродуктів до 4е*-. Надійність вимірювань, методики обробки дослідних даних перевірялись дослідженнями тепломасовіддачі крапель дистиляту. Пронес гипаровування краплі чистої рідини можна умовно поділити на ява періоди: прогріву і рівноважного випаровування. У першому періоді крапля прогрівається до температури рівноважного випаро-гугяння, яка дорівнює температурі "мокрого термометра”. У другому періоді температура краплі постійна, а зміна поверхні краплі гідбувається за лініПним законом.

Обробка дослідних даних показала добру збіжність з відомою £:>гиулоіР Ренза-!.!арзалла:

Ыи = 2 + 0,6 Яе 0,5 рГ 0,33 ...

Це свідчило про надійність вимірів та обробки дослідних даних. '

Морська вода ярляє собою слабоконцентрирований розчин різних солей. При випаровуванні юрської соди до перлих двох пері-одір .додаються періоди кіркоуТЕоренн.-’, кипіння і сушіння трердо-го заливку, який утворюється. Термо- і масограму рипаровуранмя краплі морської води показано на рис. І.

Осноений час випароруЕання крапель займає період рівнопіс-ного Еипаровусання. Одержано вираз для розрахунку зміни розміру краплі з бігом часу у випарному періоді

5(т) = V 502 - 2Я.(Т2-Т,)Л/і/г/ріг. /2/

Тут числа Нуссельта визначались за формулою /І/.

Вивчено Еипарорування крапель легкого /ДЛ/ і моторного /ДТ/ дизельного пального, які повністю випаровувалися відповідно при температурі 473 К і 573 К.

Дослідження Еипарорування крапель на^тормістних вод покяза-ли, ^о прогег. їх випаровування /рис. 2/ аналогічни!» рипароруряр-ию крапель морської води і складається з п’яти періодів: прогріву, випарного, кіркоутрорення, кипіння і гушнн^ тгерпого залишку. Найтривалішим є випарний періол, процеси р якому протікають при постійній температурі Мокрого термометра".

Узагальнення дослідних даних гтпдт тепломас-вілдачі гиляг. ;г-у-бяних крапель НВВ релзся пиихом порірняння безролмірних ко^іуі-єнтіе тепловіддачі /чисел Нуссельта/, ібч'Лг'гяи,/.7. за .т.'-л:?.у'г.г/. даними з розрахованими за *зп*улчч /Г/. ?ад-р.ііьня з<г»»іл:і- гГ;-зультатів /розходження -ТО"/ дас змогу рек'.!'еи'лу.':ату. *-.р«улу /•/ для розрахунку процесів ?ипарору?зння кгчгтель НІ:?. л'< ког—еитрації нафтопродуктів 4С:-5?^.

ї_ІЕ££Ь2їії-Е223І5І пода~- прсе'.у

§

. г

із

■ол

(

хї К ¡і и

І '

Т,К

Ж

355

ВІЗ

4д оо їла ф

Рис.1. Масограма (1), термофама (2), та крива зміни площі поверхні (3) при випаровуванні краплі морської води (Т г = 393 К, £ = 1.3 ми)

Рис.2. Термофама (1), масограма (2) та крива зміни площі поверхні (3) при випаровуванні краплі НВВ (Тг = 323 К, 5 = 1, 45 мм)

проточній частині мдгообмінників типу "труба Еентурі".

Труба Еентурі /рис. З/ широко використовуються в різну,х галузях техніки, їх раціональну геометрію досить добре вивчено. У

її II #

касообміннику типу труба Вентурі визначено такі осноені етапи робочих процесів: розгін випускних газів у вхідній кснфузорній частині; подача нафтовмістної води та її дроблення; випаровування крапель в результаті теплової та гідродинамічної взаємодії їх з високотемпературним газовим потоком у горловині; взаємодія крапель у цифузорній частині в умовах швидкості газів, яка знижується.

Діаметри крапель, утіороЕаних в результаті аеродинамічного дроблення у конфузорній частині та горловині труби Вентурі визначались за критичними числами Вебера /1/Ие5 10 / і Кутателадзе /К=6,5-І05/.'

Основний процес - випаровування крапель - відбувається в горловині і дифузорній частині труби Вентурі. В газовому потопі при відсутності електричних, акустичних та інших зовнішніх полів на краплі діють сили аеродинамічного опору і тяжіння. У потоках при швидкості газів більше 20 м/с сила тяжіння ду^ке мала порівняно з силоп аеродинамічного опору.

ру* краплі під дією газового потоку описується диференціальним рівнянням:

. . т сійк1сіт - 0,5 Сь Ърд (йд - йк )(ид - ик ) /3/

Коефіцієнти опору сферичних часток визначались за відомим Еиразами залежно від чисел Ре”нольдса крапель /Яек /.

Одержано розв’язання рівняння /3/ для випадку руху стоксо-вих часток /Яві і/ і великих часток /Яеэ 300/.

* К

Розрахунок руху крапель у трубі Вентурі еіеск на ЕОМ числовим методом Рунге-Кутта. Для крапель, до випаровуються, рієняння

Рис.З. Масообмінниіі апарат типу "труба Вентурі"

Рис.4. Зміна швидкості (2) та діаметру (3) випаровуваної краплі ( 50 = 250 мкм) в проточній частині труби Вентурі. 1 - швидкість потоку.

/З/ допорнюр.алося системою виразів, що враховували зміну маси та діаметра крапель на елементарних ділянках за час т , а також давали змогу обчисл-орати температуру "мокрого термометра":

СсдТд + б0[і5 + Спп (Тд - 7"3 )] + Спп (сіт -<]0) = /4/

= Ссд + іт с]т

На рис. 4 наЕеденз результати типоеого розрахунку руху крапель НВВ, ідо випаровувалися в проточній частині труби Вентурі. Розрахунки дають змогу визначити довжину проточної частини за заданими початковим і кінгевим діаметрами крапель залежно від температури та швидкості газів.

На спеціальній "вогневій" установці репиркуляційного типу виконано експериментальні дослідження робочих процесів у проточній частині. Генератором газів був промисловий теплогенератор СМ-І25М, в якому спалювалося пальне ДЛ. Температура газів на вході е трубу Вентурі лежала в межах 423-673 К при коефіцієнтах над-лізу повітря І,5-2,5. Модельним середовицем НВВ була вода і штучно приготовлені НВВ концентрацією до 40^. Рециркуляція рідини досягалась подачею її в трубу Вентурі з нижньої частини корпусу, куди зливалися НВВ, що не випарувалися. Б цьому випадку в' корпусі підтримується практично постійна температура рідини, яка дорів -нює температурі "мокрого термометра". В установці здійснено струминний принцип сепарації газорідинного струменя.

Продукт:: згоряння пального являють собою суміш газів і, крім того, вони містять тверді сажисті й зольні частки. Вимірювання з допомогою оптичного приладу АЗ-5 показали, цо розміри часток лежали в межах 0,3-4 мі.м і цо найбільша кількість часток гала роз-

мір, менший за 1,0 мнм.

Виміряно дисперсний склад крапель на виході труби Вентурі; максимальний діаметр крапель не перевищував 80-150 мкм. Це від-. повідало розрахунковим значенням, коли в горловину надходили краплі діаметром 200-250 ким, а шеидкість газів лежала е меках 30-45 м/с.

Інтенсивна взаємодія середовищ у проточній частині труби Вентурі проявилась у поглинанні краплями води розчинних шкідливих газових домішок і сакистих часток /більш як 95?/ та окисліе азоту до 30-505?.

Четвертий розділ присвячення розробці, дослідженню і впровадженню випарних установок для очищення нафтовмістних вод і випускних газів.

На підставі одержані* результатів розроблено випарну установку для очищення НВВ і вицускних газів /рис. 5/, е якій здійснено, раціональну технологічну послідоьність робочих процесів. Послідовність складається з: розгону випускних газіь у конфузор-ній частині труби Вентурі; подачи НВВ та її аеродинамічного дроблення; Еипаровурання крапель у горловині та дифузорній частині; поділу газорідинного середовича на гай зву і рідинну складові; з нагромадження і відведення Екпареної НВВ. Кінцевим продуктом є НВВ з концентрацією нафтопродуктів більш як 5СҐ. Новизна розробленої установки підтвердженаол.'3й79520. ■

Випарна установка /рі.с. 5/ складається з корпусу, всередині якого розмішена тпуба Вентурі, дірчасті щити і пакет сепаруючих профілів МКІ, системи птдЕоду НВВ з дозуючим пристроєм, вентилятора—ексгаустера , збірної цистерни випареної НВВ та ін.

Дослідно-промисловий зразок випарної установки для очинення НВВ і випускних газів спроектовано на продуктивність по газовій стороні 300 м3/год. і по водяній стороні 15 кг/год. Екпареної

2 /

¥ 25 1. / ¿6 *7

1

Рис.5. Експериментальний стенд для дослідження процесів в випарних установках

Л

Рис.6. Випарна установка д/,я очистки

НВВ та випускних газів

НВВ ДОНЗГ-ЗОО/15/. Дослідження процесів виконано за два етапи: спочатку в лабораторних умовах на експериментальному стенді, е потім у складі енергетичної установки плавкрана.

Досліди на експериментальному стенді /рис. б/ проведено на модельному середовищі - нагрітому повітрі. Функціонування стенда забезпечувалось комплексом систем, в яких здійснювалося приготування НВВ, нагрів повітря, вимірювання різноманітних пара -метрів, тощо. Нафтовмістну воду готували за рекомендаціями ке -рівних документів Регістру з технічного нагляду "Обладнання по відверненню забруднення з суден". Витрата повітря змінювалася від 110 до 370 м3/год., його температура - від 120 до 240°С, швидкість у горловині досягала 70 м/с, коефіцієнт зрошення - від

0,04 до 0,3 кг/кг.

Температура газів на виході з установки характеризує глибину випарних процес і е. В усіх дослідах ця температура наближалася до температури "мокрого термометра" і перебувала в межах 50-70°С.

Опір проточної частини установки при русі дисперсного двофазного середовища виражено через опір у "сухому" режимі

¿Рдис = ( 1 + «PJ ьРСух /5/

Аеродинамічний опір дослідної установки становив 2,0-2,5 кПа. Долпткогп втрата енергії при коефіцієнті зрощення 0,05 перевищує зліг на Сі"- відносно "сухого" режиму і досягає 25^ при коефіцієнті зротенкн 0,5.

Якісний бік робочих процесів характеризує випарна здатність одного кілограма нагрітого газу /ad кг/кг/. На рис. 7 показано внпагну здатність залежно еід температури газів.

Натурні випробування дослідно-промислового зразка'установки І'СНВГ 502/15 здійснено е складі енергетичної установки плавкрана ПК—і ДП "Чорноморський суднобудівний заЕод". Установка розміщу-

Рис.7. Випаровувальна здатність газів дослідно-■ промислозоі' установки

/

!

і

0,Ь 1,0 2,0 3,0 8Кікн

Рис.8. Фракційна ефективність очистки випускних газів від часток

галпся в машинному рідділєнні і по гаяогій стороні приєднувала

с.п до випускного газохода дизель-генератора А ІУД 22А 80 кВт.

Вияірсрлння параметрів проводилося за схемой, наведс.до на рис.б. Томпврлтура газів, і:;о надходили в установку, становила 300-400°С;’ у ході взаємодії з краплями НВВ їх температура знижувалась до 70-80°С. Живлення установки здійснювалося з спеціальної цистерни, заповненої лляльними водами з вмістом нафтопродуктів 2-3^.

Кількість води, по випарувалась, визначалась режимом роботи .дизеля і температурою газів. На режимах з температурою газів 400°С продуктивність установки перевідувала номінальне 'значення і досягала 25 кг/год. Збагачена нафтовмістна єоца нагромаджувалась у нижньому відсіку і при досягненні концентрації нафтопродуктів 50-ьСГ видалялась у збірну цистерну.

Тривалі натурні випробування УОНВГ 300/15 показали відсутність виносу крапель еоди з установки, зниження димності, поглинання шкідливих газових домішок. Вимірювання дисперсного складу твердих часток у випускних газах проводилося оптичним приладом A3-5. Результати /рис. 8/ показали, що в установці вловлюються практично всі частки діаметром більш як Z мкм, частки діаметром 1,0 мкм - на 7СҐ-. топо. Сумарний коефіцієнт очищення від сажиетюс і зольних часток становить 95^. Ефективність очищення від шкідливих газових складові« досягала таких значень: окисли сірки -?5-, окисли азоту - 4О’*.

Результати дослідження процесів у дослідній установці УОНВГ ^00/15 підтвердили раніше встановлені особливості тєплоеої та яеродииа\!Ічної взаємодії диспергованої рідини нагрітим газовим потоком, а такот. раціональність розробленої технологічної послідовності основних процесів.

Розроблено рекомендації на проектування Еипарних установок очищення H5S і випускних газІЕ.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ І РЕЗУЛЬТАТИ

1. Застосування випарного методу очищення дає змогу реалізувати комплексне очищення як нафтовмістних еод, так і випуск -них газів за юахунок утилізації іх теплоти. Цей метод вигідно відрізняється від традиційних гідродинамічних методів глибиною очищення, використанням "6росоеого" тепла, простотою конструкції.

2. Досліджено коагуляцію крапель нафтопродуктів у лляльних водах машинно-котельних відділень; встановлено достатню стій -кість дрібних крапельок /3-Ю мкм/ протягом перших шести діб відстою. В наступний час відстою спостерігається злиття в краплі 30-60 мкм, а після ЗО діб у пробі спостерігаються крупні конгломерати нафтопродуктів.

3. Представлено математичку модель процесів тепломассообмі-ну крапель у потоках гарячих газів. Наближене розв’язання системи диференціальних рівнянь одержано для випадку, коли- краплі оточені парогазовою оболонкою з молекулярним перенесенням теплоти і маси.

■4. Виконано на дєох автоматизованих стендах експериментальні дослідження гепломасообміну крапель морської еоди, палива і нафтовмістних вод у потоці нагрітого повітря.

Випаровування крапель морської води у гь.човому потоці характеризується кількома періодами, включаючи період прогріву і рівноважного випаровування, періоди коркоутво^ення, кипіння, готі. Основний процес - рівноватного випаровування - вілСув^отіся при температурі "мокрого термометра' . Результати дослідження збіглися з відомими даними содо тепломасообміну хрпчль глячинів о',-ей.

5. Вивчено особливості Ейячгзвувчнчя крчя»лі. .ЧЬГ; при початковій концептгації на*топгодуктів ?іа"®т'-ом 1 уу'/ ;о 4^. Г:от%-

новлено, що випаровування крапель у гаговому потоці до концентрації нафтопродуктів 40-50& характеризується тими ж залежностями, що й випаровування крапель морської води. .

6. Розроблено раціональну технологічну послідовність процесів для установок комплексного очищення НВВ і випускних газів. Послідовність складається: з розгону випускних газів у конфузор-ній частині труби Вентурі; з подачі НВВ та її динамічного дроблення; випаровування крапель у горловині та ди$узорній частині при безпосередньому контакті з газами; поділу дисперсного середовища на газову та рідку складові; з нагромадження й відведення випареної НВВ з концентрацією нафтопродуктів більш як 5СЙ.

Раціональна організація процесів забезпечує помірні енергетичні затрати і прийняті масогабаригні показники.

7. Вивчено особливості руху крапель, що випаровуються, в проточній частині труОи Вентурі. Розрахунки виконано на ЕОМ на базі одержаних залежностей по випаренню крапель НВВ.

Перевірку результатів здійснено у "еогнєвих" дослідах на установці рециркуляційного типу з горизонтально розташованою тру-_ бою Вентурі. Випускні гази утворювалися в промисловому теплогене-раторі СМ-І26М. Результати дослідів підтвердили розрахункові дані,

Встановлено, "до інтенсивна взаємодія г-ередовищ у проточній частині труб Вентурі забезпечує очищення газів від окислів сірки

і твердих домішок на 95^, концентрація окисліе азоту знижувався на .40?. , .

8. Розроблено випарну установку для комплексного очищення нафтовмістних вод і випускних газів з вертикально розташованими трубами Вентурі і створено дослідно-промисловий зразок типу УОНВГ 300/15.

Новизна розробленої конструкції підтверджена авторським свідоцтвом № 1579520.

9. Впечено особливості робочих процесів у випарній уста-іоеці типу УОНВГ 300/15 на лабораторному стенді і в натурних мовах у складі енергетичної установки плавкрана ПК-4 ДП "Чор-юморський суднобудівний завод".

Дослідження підтвердили раиіпе встановлені особливості еплокої та гідродинамічної взаємодії диспергованої НВВ з газо-іим потоком, а також раціональність запропонованої технологіч-ої послідовності процесів. '

Випробування УОНВГ 300/15 в натурних умоиах при температу-

іі газів до 400°С покьзали підвищену продуктивність, зниження .имності, поглинання окислів сірки та азоту.

10. Розроблено рекомендації на проектування випарних уста-оеок для комплексного очищення нафтовмійтех вод і випускних азів за рахунок утилізації теплоти.

Основні матеріали дисертації опубліковано в таких роботах:

1. Рьгтаов A.C. Экологизация судовых энергетических устано-

ок. Охрана окружающей среды в судостроении. Сб.науч.тр. - Нико-аев: НКИ, 1987. - С. 60-64. ■ •

2. Рьгкков A.C. Устройство для очистки и утилизации теплоты тработавиих газов. Труды НКИ "Теплоэнергетика и хладотехника", 982, вып. 187. - С. 68-72.

3. Рыжков A.C. Утилизация теплоты наддувочного воздуха в ысокоэконо'/ических дизелях. Судовые энергетические установки,

б.науч.тр. НКИ, 1985. - С. 44-52.

4. Рыжков A.C., Харитонов С.А. Утилизация теплоты и очистки ьлускных газов СЗУ и контактных аппаратах. Тез. докл. на Всес. эучн.-техн. конф. "Вопросы обеспечения охраны окружающей среды ;и эксплуатации судов и рекуперации вторичных ресурсов на пред-зиятиях отрасли". - Л.: Судостроение, 1986. - С. 96-97.

5. Рыжков A.C. Исследование рабочих процессов в утилизационном газоочистителе. Тез. докл. конф. "Защита водного и воздушного бассейнов от загрязнений при постройке и эксплуатации судов". Л.: Судостроение, 1990. - С. 92.

6. Рыжков A.C. Комплексная очистка и утилизация газоЕкх и

нефтесодержащих выбросов с судов в контактных тепломассообменных аппаратах. Международная летняя школа па тепломассообменным аппаратам в реагирующих системах: Сб. тез. докл. - Болгария, Варна, 1989. - С. 120.

7. Рьгкков A.C. и др. Устройство для очистки газоз.

A.c. К- 800496. Б.И. Ч> 4, 1981.

. 8, Рыжков A.C., Рыжков С.С. Рудовая установка для сепарации

нефтесодержащих бод. A.c. Р 1579520. Б.И. Р 27, 1990.

9. Рыжков А.С. и др. По заявке 4826839/06. Устройство для жидкостной обработки отработавших газов, 1991.

10. Рынков C.C., FbntKOB A.C. Разработка методов интенсификации переноса массы в дЕух^азных потоках и создания рекомендаций на разработку судовых устройств по комплексной очистке и утилизации Еыбросов с судов. Научно-технический отчет по г/б теме Г 958. - Николаев: НКИ, 1993.

Позначення .

Ср - питома теплоємність; L - теплота фазового перетворення; т - маса; T,t - температура; и - пеидкість; а - коефіцієнт тепловіддачі; 5 - діаметр краплі; С* _ коефіцієнт аеродинамічного опору; X - коефіцієнт теплопровідності; р -густина; т - час; ар - кут розкриття; дР - аеродинамічний опір; і - ентальпія; S - площа поверхні; ßd - коефіцієнт зрощення; А - постійна; ф - вологовміст; І - дов-

жина каналу; йг - діаметр горловини.

Індекси: о - початкорий, к - дисперсна фаза; г - теплоносій; диф - дифузор; п - пара; н - насичена; м - мокра.

7T7.HKOV ALBXAH11ER SERCEYKVIv.-

Ibvelopaent and research of mrlne Installation for conplox deanlng of oily water and oxhaust gases* Manuscript Tlsaertatlon for conferlng a Candidate of science degree., fecial lied field No*05*(Tj*C5 - Power plants and their eonponents ( naln and auxiliary)* Sevastopol state Technical University* Svastopol , 1994*

K nos aarlna Installation for conplex cleaning of ollywater cid exhaust gasses offer* Heat and raass transfer or ollysater drops In the hot gas flow Is studied* Working processes In the \bnturl tube channel Investigated and design method offered* Corking processes sequence Is developed* Experiaental installation tested in the laboratory and in the engine roon abroard the ratorshlp* Investigation hss been carried out sihen the exhaust gas tsnperature of diesel engine -.-¡as In the range of 300***400 C aid Initial content of oil In the oily water was In the range of Z***3£*

Cleaning ability of the e::p"::nental Installation »as as follows:

alid particulars - 95?:, svlphur oxide - 95^:.

nitrogen oxide - 40i* RecoacnuaUons for design uorked out*

Ibvelty of construction coni'Sms by three patents*

Key-nords: ollywater cnu!sion. discharges fron the ¿ilps:,-heat and nass transit.r. 6rop._ evaporation. exhaust gas*

Рыжков Александр Сергеевич. "Раэрабэткп и исследование судовой установки для комплексной очистки нефтесэдержащих ; од и выпускных газов". Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.08.05 - СудэЕые энергетические установки и их элементы /главные и вспомогательные/. Севастопольский технический университет, Сегастополь,1994.

Предложена нзвая судорая установка для комплексной очистки нефтесодержащих вод и выпускных газов за счет утилизации их теплоты. .

Исследован тепло- и массообмен капель морской ьоды, нефтесодержащих вод в потокэ горячих газоЕ, получены расчетные зависимости. Изучены рабочие процессы з проточной части массо^бмен-ников типа "труба Вентури", предложен метод расчета дрижения испаряющихся капель.

Разработана рациональная технологическая последовательность рабочих процессов, которая реализована в опытно-промышленном образце испарительной установки для очистки нефтесодер-кащих еод и выпускных газов. Установка испытана на экспериментальном стенде и в натурных условиях в составе энергетической установки плавкрана Черноморского судостроительного завода. Исследования выполнены при температуре рыпускньос гозор дизель-генератора 300-400°С и начальной концентрации нефтесодеркащих вод 2-3*; конечным продуктом являлась водяная э^льсия с концентрацией нефтепродуктов дз 60^. Очистка выпускных газов от твердых частиц составляла 95-^, от вредных газовых составлявших: окислов серы - 95“^, окислов азота - до 40^.

Разработаны рекомендации на проектирование. Новизна разработок подтверждена тремя авторскими свидетельствами.

Ключові слова: нгфтоводяна емульсія, забруднюючі викиди з і'удрч, теплгхяссообчін, крапля, випагуряннк, випускні гази.