Материал: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ

неограниченное воспроизводство пересыщения вдоль всего разнотемпературного канала, чего не достигается при любом другом способе. В реальных условиях для конденсации водяных паров в газовом потоке требуется довольно большое пересыщение. Между тем наличие ядер конденсации намного уменьшает пересыщение, требуемое для конденсации водяных паров. Это способствует конденсации водяных паров в уходящих газах или продуктах сгорания при прохождении их через разнотемпературную камеру. Кроме того, степень активности ядер конденсации содержащихся в уходящих газах и продуктах сгорания намного выше, чем у атмосферных ядер, что делает более перспективным процесс конденсационного укрупнения пылевых, дымовых частиц и других включений в разнотемпературных конденсационных камерах с последующим их охлаждением и отделением [ 2 ].

Рис. 2. Эффективность улавливания

Проанализировав данную графическую зависимость, видно, что при увеличении скорости потока воздуха эффективность камеры увеличивается, потому что она более эффективно очищает газовый поток от жидкостных аэрозольных включений в режиме начального участка гидродинамической стабилизации. Это объясняется созданием более широкой зоны зародышеобразования, роста и осаждения капель жидкости в ядре гидродинамически нестабилизировавшегося потока очищаемого газа. Это свидетельствует о целесообразности конструирования аппаратов подобного типа с меньшей длиной конденсационной камеры, что, в свою очередь, положительно скажется на металлоемкости конструкции.

Установленные закономерности позволили разработать конструкцию промышленной газоочистной установки. В зависимости от типа и размера установка эффективно работает в любых возможных диапазонах производительностей. Она состоит из двух основных узлов - конденсационной камеры - утяжелителя и каплеуловителя. В первом из них происходит образование пересыщения и конденсационный рост капель на ядрах конденсации. Во втором - улавливание

96

образующихся капель конденсата с пылевыми или дымовыми частицами. Возможность осуществления конденсационных камер с весомо малыми сопротивлениями и при отсутствии забивающихся загрязнениями уноса узлов представляет самые широкие возможности для разработки широкой гаммы газоочистных установок для различных предприятий, как цветной металлургии, так и всего народного хозяйства.

Конденсационный метод может быть эффективно использован и для тонкой очистки промышленных газов, где на ряду с санитарноинженерным он может дать значительный экономический эффект при улавливании ценных продуктов, находящихся в тонкораспыленном состоянии. При применении конденсационных установок экономический эффект будет создаваться и за счѐт значительно меньшей их установочной стоимости по сравнению с существующими в настоящее время для тонкой очистки газовых потоков – электро- и матерчатыми фильтрами. Представляется особо ценным для установок подобного типа то, что для конденсационного утяжеления частичек уноса или пылевых частиц может использоваться утилизированное тепло самих газовых выбросов, подлежащих очистке. Так при очистке технологических газов и продуктов сгорания огнетехнических установок, характеризующихся высокими температурами вполне возможно частично их охладить за счет подогрева холодной воды, часть которой можно использовать для создания пересыщения. Конечно, для создания пересыщения может быть использован и острый пар, однако в случае использования горячей воды получается более равномерное распределение, а значит и более экономичное использование избыточной влаги. В качестве уловителя конденсационного тумана содержащего унос и загрязнения могут быть использованы орошаемые скрубберы, скрубберы Вентури и другие аппараты, эффективность улавливания, в которых значительно повышается при наличии предварительного конденсационного утяжеления [ 3 ].

Литература

1. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара, Изд. 3-е, доп. и перераб.,

М. «Химия», 1972 – 304 с.

2. Михельсон М.Л. Физические основы конденсационного метода пылеулавливания. Диссертация. – НИГРИ, Кривой Рог,1960 – 174 с.

3. Фукс Н.А. Механика аэрозолей, Изд-во АН СССР,

1955, 403 с.

При работе теплоэлектростанций, котельных, мусоросжигателей, автотранспорта, промышленных предприятий по производству синтетических жирных кислот, строительных материалов, красок, текстиля, картона, бумаги, а также смол и продукции на их основе – фанеры, древесностружечных плит, древесно-волокнистых плит, пластиков и др. окружающая среда загрязняется формальдегидом, что создает экологический риск для здоровья населения. По этой причине разработка новых методов экспресс-контроля состояния водной среды, в настоящее время считается одним из наиболее важных направлений научных исследований в области экологии и экологической безопасности.

В водных объектах формальдегид образуется как продукт биохимической трансформации органических веществ, а также фотолитического окисления метана. Антропогенными источниками поступления формальдегида являются сточные воды производств формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида), феноло-, меламино-, и

препаратов, взрывчатых веществ, красителей, а также предприятий кожевенной, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности. В заметных количествах формальдегид содержится и в сточных водах, прошедших биохимическую очистку, являясь продуктом жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.

Формальдегид обладает раздражающим, аллергенным, мутагенным, сенсибилизирующим, канцерогенным действиями. Вследствие токсического воздействия на водные организмы, содержание свободного формальдегида в поверхностных водах нормируется. Для водных объектов рыбохозяйственного назначения ПДК формальдегида составляет 0,1 мг/дм3, а для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 0,05 мг/дм3.

Для контроля за содержанием формальдегида в воде применяется метод ионной хроматографии с кондуктометрическим детектором. Метод основан на окислении формальдегида перекисью водорода в щелочной среде до муравьиной кислоты с

основанный на проведении реакции образования

97

циклогександионом в присутствии ионов аммония с последующим измерением интенсивности флуоресценции [2].

Хемилюминесцентный способ определения формальдегида в воде заключается в измерении сигнала хемилюминесценции при протекании реакции формальдегида с пероксидом водорода. Данную реакцию изучали неоднократно и различными методами. Считается, что процесс включает параллельные суммарные реакции:

причем соотношения между ними зависят от условий проведения эксперимента.

На первой стадии процесса образуется промежуточный продукт реакции – муравьиная кислота. По результатам экспериментов, проведенных при комнатной температуре, выявлено, что муравьиная кислота не взаимодействует в этих условиях с пероксидом водорода[3].

В результате проведенных экспериментов была определена чувствительность метода, а также оптимальные условия для протекания реакции. Были выявлены условия протекания реакции формальдегида с пероксидом водорода в зависимости от концентрации реагентов. Построены соответствующие графики зависимостей.

Увеличение концентрации формальдегида в опытных образцах приводит к увеличению интенсивности хемилюминесценции (рис.1).

Причем, увеличение концентрации пероксида водорода в реакционной смеси снижает интенсивность хемилюминесценции.

Рис. 2. Зависимость интенсивности хемилюминесценции от концентрации пероксида водорода, С формальдегида = 0,05 мг/дм3

Из рис. 2 видно, что высокие концентрации пероксида водорода в реакционной смеси снижают интенсивность хемилюминесценции. Вероятно, формальдегид, реагируя с пероксидом водорода, уменьшает его концентрацию в реакционной смеси, что приводит к увеличению хемилюминесценции.

обработка результатов полностью автоматизированы, а используемый прибор совместим с персональным компьютером IBM PC.

Смесь, содержащую дистиллированную воду, раствор сульфата железа, раствор люминола, инициировали другой смесью, состоящей из исследуемого образца и пероксида водорода в различных концентрациях.

В кювету хемилюминометра последовательно вносили дистиллированную воду, раствор сульфата железа, раствор люминола. Реакцию инициируют быстрым введением смеси исследуемого образца и раствора пероксида водорода (3%) в измерительную кювету. Кюветное отделение перемещают в рабочее положение перед фотокатодом фотоэлектронного умножителя ( 1 с) биохемилюминометра и регистрируют вспышку хемилюминесценции. Параллельно проводят опыт с рабочим стандартным

образцом формальдегида ( Сформальдегида = 0,05 мг/л). В качестве раствора сравнения применяют

анализируемой пробе находят по градуировочному графику ( I = f(Cф)), построенному по стандартным растворам, или рассчитывают по формуле:

интенсивностью хемилюминесценции в опытной кювете, содержащей исследуемый образец (Iиссл), и интенсивностью хемилюминесценции в контрольной кювете

(Iк, вместо исследуемого образца вносят такой же объем дистиллированной воды), мВ; Iст = (Iст – Iк) – разность между интенсивностью хемилюминесценции в опытной кювете, содержащей рабочий стандартный образец (Iст), и интенсивностью в контрольной кювете (Iк, вместо исследуемого образца вносят такой же объем дистиллированной воды), мВ; Cст – концентрация формальдегида в стандартном образце, 0,05 мг/л.

Среди преимуществ предлагаемого способа определения формальдегида следует отметить его высокую экспрессность, простоту подготовки образцов, а также значительную чувствительность к определяемому компоненту.

Рис.3. Зависимость интенсивности хемилюминесценции от концентрации пероксида

водорода в смеси, С формальдегида = 0,05 мг/дм3 На рис. 3 представлена зависимость

интенсивности хемилюминесценции от концентрации пероксида водорода в смеси на основе экспериментальных данных. Из рисунка видно, что с увеличением концентрации пероксида водорода в смеси с формальдегидом интенсивность хемилюминесценции возрастает.

Таким образом, предлагаем способ определения формальдегида в воде, который заключается в следующем.

Измерение хемилюминесценции проводят на высокочувствительной установке «Биохемилюминометр – 07М». Регистрация и

98

Литература

1.МУК 4.1.753-99 Ионохроматографическое определение формальдегида в воде.

2.МУК 4.1.1265-03. Измерение массовой концентрации формальдегида флуориметрическим методом в пробах питьевой воды и воды поверхностных и подземных источников водопользования.

Серебренников Л.В. Реакция формальдегида с пероксидом водорода. ИК-спектры в матрицах из ксенона и расчет интермедиаторов и переходных состояний / Л.В. Серебренников, А.В. Головкин // Вестн. Моск. ун-та, 2005. – Т. 46. - №6. - С. 370-377.

В настоящей работе проводиться экспериментальное изучение влияния формы, размера, количества и взаимного расположения лунок, а также круглой перфорации на изменение температуры торца тонкого прямого ребра, так же сравнение с результатами численного и аналитического расчетов.

Для проведения эксперимента по изучению влияния интесификаторов на температуру торца тонкого прямого ребра, была смонтирована экспериментальная установка, представленная на рис. 1.

точности снимаемых показаний применялось пятикратное снятие каждого значения температуры.

Рис. 2. Пример исследуемых пластин.

Результаты проведенного эксперимента представлены на рис. 3, 4, 5 в безразмерном виде: ◊ - плоская пластина, □ – лунки 5 мм, ∆ - лунки 8 мм, x – лунки 10,5 мм, ж – перфорация.

Рис. 1. Экспериментальная установка.

В качестве основы была взята шамотная трубка, которая соединялась при помощи термостойкой пленки с источником теплового воздуха (промышленный фен). Трубка и источник теплового воздуха, при помощи двух хомутов, соосно крепились к неподвижному основанию. В самой трубке был сделан продольный пропил, в котором фиксировался исследуемый образец пластины, пример такой пластины представлен на рис. 2, при помощи термоизолирующего материала.

Для снятия значений температуры использовались хромель-копелевые термопары с диаметром спая 0,5 мм, присоединенные к двум двухканальным измерительным приборам ОВЕН 2ТРМ0, две термопары располагались по ходу движения теплового воздуха в трубке за и после исследуемой пластины. Термопарой, находящейся в значительном удалении от установки, измерялась температура наружного воздуха. Одной термопарой снималось значения температуры с поверхности шамотной трубки. Значение температур с поверхности пластины снималось по оси пластины отдельной термопарой. Для каждого образца моделировалось три разных тепловых режима, основание плоской пластины, t0≈55 для первого режима, t0≈75 – для второго и для третьего t0≈130, а для увеличения

Рис. 3. Распределение температурного поля плоской пластины для первого теплового режима.

Рис. 4. Распределение температурного поля плоской пластины для второго теплового режима.