Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

ВЛИЯНИЕ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

Волошина С.В. (ТП-10м), Донецкий национальный технический университет
Руководитель – к.т.н., доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Пятышкин Г.Г.

Современные технологии часто обращаются к реализации гетерогенных процессов, протекающих между двумя или несколькими неоднородными средами в системах «жидкость – жидкость» и «жидкость – твердое тело». Это процессы массообмена, диспергирования, разделения жидкостей и суспензий, кристаллизации, предотвращения накипеобразования на поверхностях теплообменных аппаратов и трубопроводов, полимеризации и деполимеризации и т.д., а также различные химические и электрохимические реакции.

Технология гидродинамической кавитационной обработки жидких сред применяется для интенсификации и снижения энергоемкости, а также улучшения выходных показателей качества процессов гомогенизации и диспергирования.

Кавитация — образование в жидкости пульсирующих пузырьков (каверн, полостей), заполненных паром, газом или их смесью.

Процесс гидродинамической кавитационной обработки осуществляется в специальном устройстве - пассивном гидродинамическом диспергаторе за счет направленного и регулируемого преобразования потенциальной и кинетической энергии потока жидкости, принудительно прокачиваемой гидравлическим насосом через реакционную камеру диспергатора.

В результате указанных преобразований энергии в специальных зонах гидродинамического диспергатора возникает и поддерживается процесс образования газовых, либо парогазовых кавитационных пузырьков (каверн), которые в последующем при повышении местного гидростатического давления в жидкости закрываются (схлопываются). Закрытие кавитационных пузырьков сопровождается интенсивными ударными волновыми процессами с возникновением локальных зон сверхвысоких давлений и температур.

В процессе точечного ударно-волнового воздействия происходят структурные и молекулярные изменения в сложных молекулах, агломератах и глобулах, изначально присутствующих в перекачиваемой жидкости, разрушение органических и минеральных примесей. Сопровождающие кавитацию процессы тепло- и массопереноса, а также возникающие далее по потоку жидкости струйные течения приводят к интенсивному перемешиванию и диспергированию многокомпонентных несмешиваемых жидкостей и твердых включений с образованием гомогенных и стойких во времени к расслоению тонкодисперсных эмульсий и суспензий.

Гидродинамическая кавитационная обработка мазутов может быть осуществлена непосредственно на топливосжигающих объектах с полным использованием штатного оборудования систем циркуляции и нагнетания мазута к горелочным устройствам.

Переход на использование в топливосжигающих установках водо-мазутных эмульсий (ВМЭ) взамен традиционных мазутов обеспечивает следующие преимущества.

Существенно упрощается технология и снижаются энергозатраты на подготовку жидкого топлива к сжиганию в топках котлов и бойлеров. Это достигается тем, что из цикла топливоподготовки исключаются операции отстаивания, дренирования и очистки загрязненной нефтепродуктами подтоварной воды. Таким образом, не требуется расходов пара и электроэнергии на длительный прогрев топлива в емкостях хранения, обеспечивающих отстаивание воды.