WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

0

0

0

0

11

+

+

-

-

90

454

333

292

12

+

-

-

+

0

0

0

0

13

-

+

+

-

0

0

0

0

14

-

-

+

+

6

34

97

25

15

+

-

+

-

66

34

97

66

16

-

+

-

+

333

500

333

389

Для движения к точке оптимума на основе планирования эксперимента была составлена математическая модель, связывающая максимальную концентрацию извлекаемого осадка с факторами, влияющими на эксперимент. В результате подстановки численных величин данных факторов получены следующие зависимости концентрации осадка от факторов, влияющих на эксперимент: влияние расстояния от дна емкости до трубки x1 (16); влияние высоты слоя осадка x2 (17); влияние скорости извлечения осадка x3 (18); влияние скорости передвижения понтона x4 (19).

у =-18,45·х1+153,76, (16)

y = 63,3·х2+151,14, (17)

y = -60,55·х3+153,98, (18)

y = -7,2·х4+153,9. (19)

В результате экспериментов было установлено, что оптимальным сочетанием четырех факторов является максимальное значение концентрации извлеченного осадка (у3) 428 кг/м3, а факторы, влияющие на концентрацию, имеют следующие значения: расстояние от дна емкости до всасывающего патрубка х1 = 0,001м; высота слоя осадка х2 = 0,06 м; скорость извлечения осадка х3 = 0,012 м/с; скорость передвижения понтона х4 = 0,077 м/с.

С целью верификации расчетов, полученных расчетным и экспериментальным путем, были проведены расчеты концентрации суспензии в воде в процессе работы установки в программном комплексе Flow Vision. Для этого выполнялось моделирование движения среды ил - вода в трубе, которая погружена в бассейн с илом. Движение суспензии как в трубе, так и в окрестности трубы можно отнести к турбулентному несжимаемому течению, при этом имеют место изменения плотности (концентрации) среды в окрестности трубы, обусловленные постепенным удалением ила вокруг трубы. Турбулентное течение несжимаемой жидкости в таких моделях описывается уравнениями Навье – Стокса.

Поскольку одной из задач расчета было установление режимов движения жидкости и трубки, не приводящих к взмучиванию суспензии, режим течения должен быть ламинарным. При этом возникает задача смоделировать данный процесс для адекватности решения таким образом, чтобы одновременно использовался ряд моделей. Модель свободной поверхности жидкости использовалась в связи с тем, что присутствует граница раздела «вода-воздух»; модель несжимаемой жидкости – так как часть трубы находится внутри жидкой среды; модель частиц – поскольку выкачивается ил с водой. Причем поток, выходящий из трубы, отводится вне объема занимаемой жидкостью в бассейне, т.е. он не должен смешиваться с первоначальным объемом несжимаемой жидкости и фильтром подвижного тела.

В данном примере заданы основные параметры расчетной области: бассейн 380200310 мм, труба имеет диаметр d=8 мм и длину L=150 мм. Определены следующие граничные условия: на стенках бака (sim), (st) и (tr) соответственно – граничные условия симметрии и стенки; на выходе из трубы (out) – граничное условие свободного выхода; на входе в трубу (in) – граничное условие входа с нормальной скоростью 0,5 м/c и концентрацией второго вещества, равном 0. Расчетная сетка состоит из 67500 расчетных ячеек. При задании глобальных параметров размер области в направлении течения равен 0,15 метрам, скорость - 0,5 м/с, пролетное время - 0,3 секундам, а шаг принят равным 0,03 секундам.

На рисунке 4 представлен фрагмент расчета процесса извлечения модельной суспензии со дна емкости при стационарно установленной трубке.

Рисунок 4 – Фрагмент расчета режима всасывания суспензии в трубку

со дна емкости, используя ПК Flow Vision

Результаты расчетов в сравнении с экспериментальными данными представлены на рисунках 5, 6, 7, 8.

Рисунок 5 - Зависимость концентрации извлеченного осадка

от расстояния между дном емкости и трубкой

Рисунок 6 - Зависимость концентрации извлеченного осадка

от высоты его слоя

Рисунок 7 - Зависимость концентрации извлеченного осадка

от скорости его извлечения

Рисунок 8 - Зависимость концентрации извлеченного осадка

от скорости передвижения понтона

Вышеприведенные результаты показали достаточную сходимость расчетных и экспериментальных данных, расхождение которых не превысило 3 %. В связи с чем все последующие определения оптимальных параметров были выполнены в ПК Flow Vision.

Для получения оптимальных параметров ширины полосы извлечения отработанного активного ила со дна пруда-отстойника от расстояния всасывающего патрубка (при диаметре 0,17 м) до дна путем моделирования в программном комплексе Flow Vision получена параболическая зависимость y = - 0,0305x2 + 13,397x + 68,485 (R2 = 0,9903).

Рисунок 9 – Зависимость ширины полосы извлечения осадка от расстояния всасывающего патрубка до дна пруда-отстойника

Из графика (рисунок 9) видно, что при увеличении расстояния всасывающего патрубка до дна наблюдается рост ширины полосы извлечения осадка до 1500 мм при экстремальном расстоянии всасывающего патрубка до дна 220 мм, после чего ширина полосы извлечения осадка уменьшается. Этот расчет позволяет определять оптимальный шаг передвижения платформ устройства забора и транспортировки донного ила при проведении очистных работ в прудах-отстойниках очистных сооружений.

В четвертой главе для получения оптимальных эксплуатационных параметров устройства забора и транспортировки донного ила со дна пруда-отстойника путем моделирования в программном комплексе Flow Vision описан алгоритм расчета, который сводится к определению пяти параметров: расстояния от дна емкости до всасывающего патрубка x1, высоты слоя осадка x2, скорости извлечения осадка x3, скорости передвижения понтона x4, ширины полосы извлеченного осадка.

На примере изготовленного устройства забора и транспортировки донного ила ниже представлены результаты вычислений основных параметров:

расход извлекаемого осадка, м3/час – 6;

внутренний диаметр всасывающего патрубка, м – 0,17;

скорость извлечения осадка, м/с – 0,076;

высота слоя осадка, м – 0,4;

расстояние от дна до всасывающего патрубка, м – 0,22;

скорость передвижения понтона, м/с – 0,0027;

ширина полосы извлечения осадка, м – 1,5;

концентрация извлекаемого осадка, кг/м3 – 700.

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Разработанное оборудование позволяет осуществлять бесперебойную очистку прудов-отстойников очистных сооружений нефтеперерабатывающих предприятий от накопившегося ила и тем самым свести к минимуму попадание загрязнений из системы оборотного водоснабжения в теплообменное оборудование.

2 Разработана и изготовлена экспериментальная установка исследования процесса извлечения донного ила, позволяющая регулировать расстояние всасывающего патрубка до дна емкости, высоту слоя осадка, скорость извлечения осадка, скорость передвижения трубки с понтоном и определять концентрацию извлеченного осадка.

3 Для проведения исследований по оптимизации эксплуатационных параметров процесса извлечения осадка со дна емкости подобрана с использованием метода анализа размерностей (« - теорема») модельная среда «вода - мел», при концентрации мела С = 6 кг/м3, температуре воды 30 С и кинематической вязкости модельной среды мод. = 13010-7 м2/с.

4 Спланирован полный факторный эксперимент по минимизации числа опытов и получено уравнение, решение которого показало, что при оптимальном сочетании исследуемых факторов максимальное значение концентрации извлеченного осадка (у3) составило 428 кг/м3, а факторы, влияющие на концентрацию, имеют следующие значения: расстояние от дна емкости до всасывающего патрубка х1 =0,001м; высота слоя осадка х2=0,06 м; скорость извлечения осадка х3 = 0,012 м/с; скорость передвижения понтона х4 = 0,077 м/с.

5 Проведенные расчеты с применением математического моделирования гидродинамических процессов (ПК Flow Vision) позволили получить зависимости концентрации смеси от параметров извлекающего устройства, показавшие достаточную сходимость с экспериментальными данными, расхождение которых составило не более 3 %, что позволяет данный способ использовать при оптимизации параметров процесса извлечения донного ила из пруда-отстойника очистного сооружения.

6 По результатам расчетов, полученных путем моделирования в ПК Flow Vision, установлено, что при извлечении ила со дна пруда-отстойника очистного сооружения ширина полосы извлечения осадка изменяется от расстояния всасывающего патрубка до дна по параболическому закону, при этом для высоты слоя осадка 0,4 м, диаметра всасывающего патрубка 0,17 м и расходе извлекаемой смеси 6 м3/час максимальное значение концентрации достигается при расстоянии всасывающего патрубка до дна, равном 0,22 м.

7 Результаты, полученные в работе, используются в учебном процессе Уфимского государственного нефтяного технического университета при выполнении лабораторных занятий по гидромеханическим процессам дисциплины «Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии» специальности 130603 «Оборудование нефтегазопереработки» направления 150400 «Технологические машины и оборудование» на кафедре МАХП УГНТУ.

8 На предложенное устройство забора и транспортировки донного ила получен патент на изобретение 2279509 РФ, бюл. №19 от 10.07.2006.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных трудах:

1 Гоглачев С.Н. Извлечение и обезвоживание отработанного активного ила очистных прудов-отстойников / С.Н. Гоглачев, Р.Н. Гатин, Ю.Н. Шестаева, Е.А. Наумкин // Севергеоэкотех-2004: материалы 5-й международной молодежной научной конференции. – Ухта: УГТУ, 2005.- Ч.I. - 396 с.

2 Наумкин Е.А. Оптимизация процесса извлечения и обезвоживания отработанного активного ила / Е.А. Наумкин, Р.Н. Гатин, С.Н. Гоглачев, И.Л. Исмагилов // Проблемы строительного комплекса России: материалы IX Международной научно-технической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.- 385 с.

3 Гатин Р.Н. Обезвоживание отработанного активного ила очистных прудов-отстойников / Р.Н. Гатин, С.Н. Гоглачев, Е.А. Наумкин // Материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. – С.329.

4 Наумкин Е.А. Очистка прудов-отстойников от отработанного активного ила и подготовка его к утилизации / Е.А. Наумкин, Р.Н. Гатин, С.Н. Гоглачев, И.Л. Исмагилов // Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология: материалы Всероссийской студенческой научно-технической конференции. – Казань, 2005. – 280 с.

5 Гатин Р.Н. Повышение качества очистки воды в прудах-отстойниках очистных сооружений НПЗ / Р.Н. Гатин, И.Л. Исмагилов, С.Н. Гоглачев, Е.А. Наумкин // Материалы 56-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. – С.329.

6 Ямаева А.Р. Улучшение качества подготовки воды оборотного водоснабжения для снижения загрязнений оборудования / А.Р. Ямаева, С.Н. Гоглачев, Е.А. Наумкин // Уралэкология. Природные ресурсы: материалы Всероссийской научно-практической конференции – 2005. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. – С. 29.

7 Ямаева А.Р. Снижение степени загрязнения оборудования путем улучшения качества подготовки воды оборотного водоснабжения / А.Р. Ямаева, Е.А. Наумкин, С.Н Гоглачев // Проблемы строительного комплекса России: материалы X Международной научно-технической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – Т.1. – 263 с.

8 Пат. 2279509 Российская Федерация, МКИ Е02 F 3/88. Устройство забора и транспортировки донного ила / И.Р. Кузеев, Е.А. Наумкин, Р.Н. Гатин, С.Н. Гоглачев. – № 2005100173; опубл. 10.07.06, Бюл. №19.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»