ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.527
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-1-100-108
Аннотация
Челябинская область изобилует промышленными предприятиями, на которых используются различные тепломассообменные аппараты – реакторы, входящие в состав фьюминг-печей, конвертеров, печей для выплавки стали погружным факелом, барботажных колонн, аппаратов гетерогенного катализа и химического синтеза и др. В таких аппаратах протекают химические реакции под давлением при высоких температурах, сопровождающиеся фазовыми переходами. Продукты реакции в них составляют существенную долю вредных выхлопов в окружающую среду во время загрузки сыпучего материала во внутреннюю полость реактора. При загрузке запорное механическое устройство открыто. Химические реакции протекают под давлением выше атмосферного, что приводит к выхлопу агрессивных газов через загрузочное отверстие. Вместе с тем работа механических запорных устройств сопровождается частыми выходами из строя. В качестве альтернативы механическому запорному устройству предлагается установка пневматического запорного устройства эжекционного типа, не содержащего подвижных механических частей. Предотвращение выброса вредных газов осуществляется противоточной высокоскоростной струей воздуха, истекающей из сопла запорного устройства в загрузочную трубу, являющуюся смесительной камерой эжектора. Это существенно снижает загрязнение окружающей среды. Вместе с тем нагнетание в реактор через эжекторное устройство дополнительного количества воздуха интенсифицирует химические процессы в реакторе. В пневматическом запорном устройстве протекает сложный газодинамический процесс смешения активного и пассивного потоков газа или смеси. На сегодняшний день отсутствует теория расчета пневматических запорных аппаратов эжекционного типа. В данной статье предложены математическая модель рабочего процесса и методика расчета и проектирования пневматического запорного устройства эжекционного типа, позволяющая разрабатывать пневматические затворы с минимальным потребным расходом воздуха.
Ключевые слова
выхлоп, агрессивные газы, запорное устройство, эжектор, пневматический затвор, математическая модель, характеристики, методика расчета
Для цитирования
Спиридонов Е.К., Исмагилов А.Р., Хабарова Д.Ф. Исследование и разработка пневматического запорного устройства эжекционного типа для предотвращения выхлопа агрессивных газов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №1. С. 100-108. https://doi.org/ 10.18503/1995-2732-2023-21-1-100-108
1. Основы металлургического производства / В.А. Би¬геев, К.Н. Вдовин, В.М. Колокольцев и др. СПб.: Лань, 2017. 615 с.
2. Александров В.Ю., Климовский К.К. Оптимальные эжекторы (теория и расчёт). М.: Машиностроение, 2012. 136 с.: ил.
3. Zucker R.D., Biblarz O. Fundamentals of Gas Dynamics, 3rd Edition. Wiley, 2019. 560 p.
4. Аркадов Ю.К., Зернов В.Р., Шмуклер Б.Ю. Эжекторные системы газонаполнения аварийных плотов и трапов гражданских самолетов // Ученые записки ЦАГИ. 1992. Т. 23. № 3. С. 54-59.
5. Guerrero A.P., Paredes G.E. Linear and Nonlinear Stability Analysis in Boiling Water Reactors. The Design of Real-Time Stability Monitors. Woodhead Publishing Series in Energy, 2019. 465 p.
6. Liquid-Gas Jet Pump: A Review / H. Zhang, D. Zou, X. Yang, J. Mou, Q. Zhou, M. Xu // Energies. 2022, vol. 15, no. 19. Article 6978.
7. Hydraulic characteristics of liquidgas ejector pump with a coherent liquid jet / J. Haidl, K. Mařík, T. Moucha, F.J. Rejl, L. Valenz, M. Zednikova // Chemical Engineering Research and Design. 2021, vol. 168, pp. 435-442.
8. Bhatkar V.W., Sur A. An experimental analysis of liquid air jet pump // Frontiers in Heat and Mass Transfer. 2021, vol. 17. Article 12.
9. Research on performance optimization of gasliquid ejector in multiphase mixed transportation device / J. Zhao, X. Wei, J. Zou, Y. Zhang, J. Sun, Z. Liu // Journal of Mechanics. 2022, vol. 38, pp. 22-31.
10. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. 3-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.
11. Бачурин А.Б., Русак А.М., Целищев В.А. Экспериментальные и теоретические исследования особенностей течения в регулируемых соплах с центральным телом // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2010. Т. 14. № 5 (40). С. 52-61.