LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка основ ресурсозберігаючої технології глибокої переробки льоноволокна із застосуванням електророзрядної нелінійної об'ємної кавітації

- на розширеному науковому семінарі Наукового відділу електрофізичних досліджень Інституту імпульсних процесів і технологій НАН України, м.Миколаїв, протокол від 03.02.2005.

Публікації. Положення дисертаційної роботи викладено в 15 публікаціях, у тому числі статей у наукових фахових журналах – 10; статей у збірниках наукових праць – 2; тез доповідей на наукових конференціях – 3.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів основної частини, висновків, списку літературних джерел і двох додатків. Дисертація викладена на 154 машинописних сторінках, містить 20 таблиць, 27 рисунків, список використаних літературних джерел з 118 найменувань. Обсяг додатків - 29 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведено можливість наповнення сировинної бази текстильної бавовнопереробної промисловості України вітчизняним, відносно дешевим, з високими прядивними і споживчими показниками льоноволокном. Визначено показники, якими повинна характеризуватися сировина з льону, як замінювач бавовни. Показано, що одним із найперспективніших способів обробки льоноволокна для досягнення таких показників є електророзрядний спосіб, у режимі електророзрядної нелінійної, об'ємної кавітації. Сформульовано актуальність теми, мету і задачі дисертаційної роботи, визначено межи досліджень, розкрито наукову новизну, практичну значущість роботи.

У першому розділі наведено результати аналізу науково-технічної і патентної інформації, з яких можна зробити висновок, що найменш дослідженою складовою залишається фізико-механо-хімічний спосіб котонізації лляного волокна шляхом електророзрядної дії. Доведено, що забезпечити зменшення витрат теплової енергії, хімічних реактивів і часу обробки льоноволокна при високій якості вилучення нецелюлозних речовин і відносно невеликих первинних витратах, може тільки фізико-механо-хімічний спосіб котонізації лляного волокна, насамперед, електророзрядна дія на льоноволокно.

Застосування електророзрядного способу для вилучення (екстракції) нецелюлозних компонентів з рослинної сировини може значно поліпшити умови вилучення, набагато скоротити час процесу, забезпечити екологічну безпеку виробництва. Але ж, практично відсутня системна інформація для вибору оптимальних параметрів імпульсів, які забезпечують необхідну електророзрядну кавітацію; режиму роботи установок, характеристик і конструкцій робочих камер та ін., що дозволило б розробляти технологічні схеми і апарати для реалізації процесу. Таке положення пов'язане з відсутністю науково обґрунтованої концепції щодо впливу різних чинників, які супроводжують електричний розряд у рідині, їх дії на стан суспензії, особливо при імпульсній обробці. Рівень вивчення процесу на цей час недостатній для його широкого впровадження в практику, і це підтверджується відсутністю в літературі інформації про промислове використання способу, конструкції установок і результатів їх випробувань, не дивлячись на безсумнівну перспективність його застосування для обробки рослинної сировини з метою вилучення інкрустів.

Сформульовано мету роботи і визначено задачі, які необхідно розв'язати для її досягнення.

Другий розділ присвячений методам виконання експериментальних досліджень, опису електророзрядних джерел імпульсів, систем вимірювань і робочих камер, використаних в роботі, статистичним методам обробки одержаних результатів, а також інформації про використану в роботі рослинну сировину. Дослідження виконувались на трьох дослідних установках, які були укомплектовані апаратурою для вимірювання струмів і напруги в електророзрядних колах, швидкісної кінореєстрації процесів у рідині розрядних камер, вимірювань електрофізичних властивостей робочої рідини, морфологічних вимірювань характеристик льоноволокна до і після електророзрядної обробки, точного зважування тощо. Генератор імпульсних струмів дозволяв варіювати початкову напругу Uo від 5 до 50 кВ, енергію в імпульсі Wo від 1 до 300 Дж, частоту посилань імпульсів f до 10 Гц і використовувався для вивчення явищ електричного пробою води і розчинів, кавітаційних явищ, динаміки парогазової порожнини розряду.

Для проведення досліджень використовувалися такі розрядні камери, які дозволяли проводити оптичну швидкісну зйомку процесів за допомогою швидкісних кінокамер СКС, Пуск-16, ВФУ-1м в необхідних режимах. Інтенсивність кавітації також вимірювалась йодометричним методом, який дозволяв кількісно оцінювати концентрацію хімічно активних часток-окислювачів, що генеруються з молекул води, коли колапсирують кавитаційні бульбашки.

У ході досліджень використовувалися штапельки та пачоси стандартного льоноволокна. Вибір сировини визначався спроможністю встановлення загальних закономірностей процесу електророзрядного вилучення нецелюлозних речовин для широкого спектра варіювання параметрами розрядів і геометрії камер, а також можливістю практичного використання розробленої технології та швидкого її використання у промисловісті. Характеристики льоноволокон встановлювались за стандартними методиками. Аналіз вилученої інкрустуючої речовини виконували ваговим методом після обробки та просушування волокна. Якість виготовленого волокна оцінювалась в лабораторіях Херсонського бавовняного комбінату. Детально описано дослідження впливу електророзрядної обробки льоноволокна на процес очищення целюлозних волокон від інкрустуючих органічних речовин методом контролю зміни електропровідності водного середовища кондуктометричним методом. У процесі обробки експериментальних даних використовувалися методи математичної статистики.

У третьому розділі наведено результати досліджень стану рідини електророзрядних реакторів під час обробки електричними розрядами в режимі електророзрядної кавітації, вивчено основні чинники, які діють на вихідні показники руйнування рослинної сировини і вилучення водорозчинних супутників целюлози.

Вивчення зміни електричної міцності води, як основної компоненти технологічної суспензії, при імпульсній дії на неї показало, що час запізнення розряду змінюється у процесі обробки, а такі показники як рН, питома електропровідність, середня температура води мало змінюються. Значна зміна часу запізнення розряду є наслідком газоутворення в робочому об'ємі. Рідина тут вже являє собою псевдокиплячу систему, яка підходить для виникнення кавітаційних процесів. Уявлення про те, що основним діючим фактором при розщепленні рослинної сировини є стискуюча фаза ударної хвилі, яка генерується каналом розряду, є необґрунтованим. Розрахунком показано, що у пружно-в'язкому середовищі та у двофазній рідині її роль незначна, у зв'язку з великими дісипативними втратами енергії і малими розмірами твердої фази. Проте, одним з головних діючих чинників, які призводять до розщеплення або руйнування волокна, є кавітаційні процеси, які формуються у фазі розтягування за фронтом ударної хвилі або відбитих від вільної поверхні, чи стінок розрядної камери хвиль.

Експериментально доведено, що кавітаційні зародки з'являються у великій кількості ще у передпробивній стадії за рахунок значного газовиділення у розрядному проміжку в середовищі з підвищеною електропровідністю, оскільки вода